Etude moléculaire, évolution et caractérisation de gènes impliqués dans l'adaptation du mil (Pennisetum glaucum [L.] R. Br.) aux changements climatiques

Saidou Abdoul-Aziz. 2011. Etude moléculaire, évolution et caractérisation de gènes impliqués dans l'adaptation du mil (Pennisetum glaucum [L.] R. Br.) aux changements climatiques. Montpellier : Montpellier SupAgro, 236 p. Thèse de doctorat : Evolution, écologie, ressources génétiques, paléontologie : Montpellier SupAgro

Thèse

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Encadrement : Hamon, Serge ; Amoukou, Ibrahim A. ; Vigouroux, Yves

Résumé : L'évolution climatique a été marquée ces dernières décennies par des changements importants, notamment une augmentation de température et une variation de la pluviométrie. Une des conséquences du changement climatique est son impact actuel et futur sur l'agriculture et la sécurité alimentaire. En région sahélienne, la sécurité alimentaire repose essentiellement sur quelques céréales, parmi lesquelles le mil occupe une place fondamentale. Un des traits qui permettent l'adaptation au climat de cette espèce est la date de floraison, dont la variation permet d'accomplir le cycle de vie de la plante dans des saisons pluvieuses plus ou moins courtes. Les bases génétiques de ce caractère adaptif sont encore peu connues. Nous avons développé une méthodologie de cartographie d'association phénotype-génotype, afin d'identifier des gènes impliqués dans la variation de ce caractère. Cette étude a permis d'identifier deux gènes candidats, PHYC et MADS11, associés à la date de floraison et à la variation morphologique chez le mil. Nous avons validé ces associations par des analyses QTLs. Pour PHYC, nous avons aussi étudié le pattern de déséquilibre de liaison sur une zone d'environ 80 kb autour du gène, et développé une approche de Markov Chain Monte Carlo (MCMC) pour comparer les gènes identifiés dans la région. Cette analyse suggère que les polymorphismes à l'intérieur de PHYC sont les meilleurs candidats expliquant l'effet phénotypique observée dans cette région du génome. La seconde partie de ce projet a été consacrée à l'examen méthodologique de la cartographie d'association pour l'étude des interactions entre le génotype et l'environnement. Les résultats de cette thèse ont été discutés notamment dans la perspective de gestion de l'impact du changement climatique sur le mil, céréale majeure des zones semi-arides.

Résumé (autre langue) : In last decades, climate changes led to temperature increase and rainfall variation across the globe. One of the key consequences of these changes is their impact on agriculture and food security. In sahelian countries, food security relies on a few cereal crops, among which pearl millet plays a crucial role for population food supply. Sahel region is facing the impact of rainfall variability and drought since the 1970s. Flowering time variation is one of the main adaptations that allow pearl millet cultivation in drier and shorter rainy seasons. The genetic bases of this complex trait are still understudied. We developed an association mapping framework for the analysis of genotype-phenotype relationship in pearl millet. We successfully identified two genes associated with flowering time variation in pearl millet (PHYC and MADS11). We confirmed these associations using QTL studies. For PHYC, we also examined the pattern of linkage disequilibrium on a chromosomal region extending to 80 kb around the gene, and we developed a Markov Chain Monte Carlo approach (MCMC) to compare six genes identified in this region. Our results suggest that, among the polymorphisms observed in this region, polymorphisms in PHYC are the best candidate for a direct causative role. The second part of this project addressed methodological examination of association mapping framework to deal with genotype by environment interactions. The results of this work were discussed with regard to the challenge of pearl millet crop adaptation to climate change.

Mots-clés Agrovoc : changement climatique, adaptation aux changements climatiques, Cenchrus americanus, génétique moléculaire, floraison, intéraction génotype environnement, température, pluviométrie, maïs

Mots-clés géographiques Agrovoc : Sahel

Mots-clés libres : Changement climatique, Mil, Sahel, Date de floraison, Génétique d’association, PHYC, MADS11, Interactions génotype environnement, Maïs, Vgt1

Classification Agris : P40 - Météorologie et climatologie
F30 - Génétique et amélioration des plantes

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2005-2013) - Intensification écologique

Auteurs et affiliations