Population genomics of sorghum (Sorghum bicolor) across diverse agroclimatic zones of Niger

Maina Fanna, Bouchet Sophie, Marla Sandeep R., Hu Zhenbin, Wang Jianan, Mamadou Aïssata, Abdou Magagi, Saidou Abdoul-Aziz, Morris Geoffrey P.. 2018. Population genomics of sorghum (Sorghum bicolor) across diverse agroclimatic zones of Niger. Genome (Ottawa), 61 (4) : 223-232.

https://doi.org/10.1139/gen-2017-0131

Article de revue ; Article de recherche ; Article de revue à facteur d'impact

Version publiée - Anglais
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Quartile : Q3, Sujet : BIOTECHNOLOGY & APPLIED MICROBIOLOGY / Quartile : Q3, Sujet : GENETICS & HEREDITY

Liste HCERES des revues (en SHS) : oui

Thème(s) HCERES des revues (en SHS) : Psychologie-éthologie-ergonomie

Résumé : Improving adaptation of staple crops in developing countries is important to ensure food security. In the West African country of Niger, the staple crop sorghum (Sorghum bicolor) is cultivated across diverse agroclimatic zones, but the genetic basis of local adaptation has not been described. The objectives of this study were to characterize the genomic diversity of sorghum from Niger and to identify genomic regions conferring local adaptation to agroclimatic zones and farmer preferences. We analyzed 516 Nigerien accessions for which local variety name, botanical race, and geographic origin were known.Wediscovered 144 299 single nucleotide polymorphisms (SNPs) using genotyping-by-sequencing (GBS). We performed discriminant analysis of principal components (DAPC), which identified six genetic groups, and performed a genome scan for loci with high discriminant loadings. The highest discriminant coefficients were on chromosome 9, near the putative ortholog of maize flowering time adaptation gene Vgt1. Next, we characterized differentiation among local varieties and used a genome scan of pairwise FST values to identify SNPs associated with specific local varieties. Comparison of varieties named for light- versus dark-grain identified differentiation near Tannin1, the major gene responsible for grain tannins. These findings could facilitate genomics-assisted breeding of locally adapted and farmer-preferred sorghum varieties for Niger.

Résumé (autre langue) : L'amélioration de cultures dans les pays en développement est importante afin d'assurer sécurité alimentaire. En Afrique de l'Ouest, particulièrement au Niger, le sorgho (Sorghum bicolor) est cultivé dans différentes zones agroclimatiques. Cependant les bases génétiques de leur adaptation locale sont peu décrites. Cette étude a pour objectifs de caractériser la structure génétique du sorgho au Niger et d'identifier les régions génomiques associées à l'adaptation locale aux zones agroclimatiques et aux préférences des agriculteurs. L'analyse par le génotypage par séquençage (GBS) de 516 accessions du Niger, dont le nom local, la race botanique et l'origine sont connus, nous a permis d'identifier 144 299 polymorphismes nucléotidiques (SNPs). La méthode d'analyse discriminante des composantes principales a identifié six clusters génétiques. Le balayage génomique des coefficients de discrimination a montré des locus aux coefficients élevés au niveau du chromosome 9, colocalisés avec le gene Vgt1 responsable de la variation de la date de floraison. Aussi, nous avons caractérisé la différentiation des variétés locales. Le balayage génomique de FST entre les variétés locales Mota (grains blancs) et Jenjari (grains sombres) a identifié des locus près du Tannin1, le gène responsable des tanins. Ces résultats permettront de faciliter la sélection assistée par la génomique de variétés de sorgho localement adaptées et préférées en Niger.

Mots-clés Agrovoc : Sorghum bicolor

Mots-clés géographiques Agrovoc : Niger

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2014-2018) - Agriculture écologiquement intensive

Auteurs et affiliations