Etude des déséquilibres de liaison dans une collection de cacaoyers (Theobroma cacao L.) appartenant au groupe Criollo/Trinitario et application au marquage génétique des caractères d'intérêt

Pugh-Moreno Tatiana. 2005. Etude des déséquilibres de liaison dans une collection de cacaoyers (Theobroma cacao L.) appartenant au groupe Criollo/Trinitario et application au marquage génétique des caractères d'intérêt. Montpellier : ENSAM, 158 p. Thèse de doctorat : Sciences agronomiques (Amélioration des plantes) : Ecole nationale supérieure agronomique de Montpellier

Encadrement : Lanaud, Claire

Résumé : La structure du génome des variétés de Criollo modernes et Trinitario de cacaoyer résulte d'une domestication récente datant de 250 ans et qui a mis en jeu un nombre réduit d'ancêtres parentaux: Criollo ancien et Forastero bas amazoniens. Une collection de 247 accessions de Criollo modernes et Trinitario conservées au CATIE (Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza, Costa Rica) a été étudiée. La base génétique très étroite de ce groupe génétique et le petit nombre de générations de recombinaisons qui se sont produites depuis les premières hybridations entre ancêtres parentaux en font un bon modèle pour des études d'associations. Afin de disposer d'un outil d'analyse performant pour ces études d'association, une carte génétique saturée en marqueurs SSR (single sequence repeat) a été produite. Cette carte contient 465 marqueurs (268 SSR, 176 RFLP, 5 isoenzymes et 16 Rgenes). Sa longueur est de 783 cM, avec une distance moyenne entre marqueurs de 1,7 cM et une distance moyenne entre marqueurs SSR de 3 cM. La diversité génétique des 247 accessions de Criollo modernes /Trinitario a été évaluée à l'aide de 34 SSR répartis sur tout le génome du cacaoyer. Une moyenne de 5,2 allèles par locus a été observée. Deux allèles, toujours plus fréquents que les autres, correspondent à ceux des principaux ancêtres fondateurs: Criollo ancien et Forastero bas-amazoniens. Un sous ensemble de 37 accessions représentant 99,5% de la variabilité allèlique totale de cette collection de Criollo/Trinitario a été identifiée. Une caractérisation morphologique de 150 de ces accessions a été faite il y a 25 ans par Engels et al. (1981), et ces données sont accessibles par la base de données ICGD (International Cocoa Germplasm Database). Ces 150 accessions ont été utilisées pour nos études de déséquilibre de liaison. Un premier lot de 24 SSR a servi à vérifier l'absence de structure de cette collection ainsi que le déséquilibre de liaison (DL) global qui est apparu faible. Puis 110 SSR, pour lesquels des allèles spécifiques des Criollo ont été identifiés, ont été utilisés pour évaluer l'étendue du DL. Celui est variable mais s'étendre jusqu'à 30 cM Des associations entre caractères de fruit, de fève et de fleur ont été identifiées sur 13 régions chromosomiques. Parmi elles 8 correspondent à des régions où des QTL portant sur les mêmes caractères ont déjà été identifiés par des approches classiques. Ces résultats nous démontrent l'intérêt et la faisabilité de ces études d'association pour identifier les bases génétiques des caractères d'intérêt chez le cacaoyer et représentent une valorisation supplémentaire des données de caractérisation de collection qui existent.

Résumé (autre langue) : Cocoa domestication has shaped the genome structure of modem Criollo/Trinitario varieties, a high quality and aromatic chocolate source. These varieties have originated from a reduced number of Criollo and Forastero ancestors first crossed 250 years ago. A cacao germplasm collection of about 800 accessions of different origin is conserved in the CATIE (Centro Agron6mico Tropical de Investigaci6n y Ensenanza, Costa Rica). A significant proportion of these accessions correspond to modem Criollo/Trinitario. The narrow genetic base of the modem Criollo/Trinitario group and the small number of generations happened from the formation of the first hybrids cross is a favourable situation to develop association mapping studies in this genetic group. In order to have a set of useful markers to evaluate genetic diversity and to develop an association mapping study, a linkage map of cacao based on codominant markers has been constructed by integrating two hundred and one new simple sequence repeats (SSR) with a number of codominant markers previously mapped. The new map contains 465 markers (268 SSR, 176 RFLP, 5 isoenzymes and 16 Rgenes-RFLP). Its length is 782.8 cM, with an average interval distance between markers of 1.7 cM. The current level of genome coverage is approximately 1 microsatellite every 3 cM. The genetic diversity of 24 7 modem Criollo/Trinitario varieties from this germplasm collection was evaluated using 34 microsatellites markers widespread in the cacao genome. An average of 5.2 allele number per locus total was detected. Two alleles more frequent than the others were always found at each locus. These alleles were identified as alleles originated from Ancient Criollo and Lower Amazon Forastero, individuals recognized as the founder genotypes of the Modem Criollo/Trinitario varieties. Among the 247 accessions, 150 were characterised to fruit, seed ans flower traits 25 years ago and data stored in the International Cocoa Germplasm Database. These varieties were used to study the extend of linkage desequilibrium (LD) conserved along the genome. A first set of 24 SSR were used to verify the absence of population structure in this collection and the genome-wide LD. One hundred and ten SSR, with alleles specific to Criollo ancestors were used to evaluate the extend of LD. LD values decreased with an increasing genetic distance between loci, the genetic distance with LO being variable and up to 30 cM. A total of 13 genomic regions were identified as involved in the variation of these traits. Among them 8 corresponded to genomic regions where QTL (quantitative trait loci) were already identified by classical QTL mapping studies. These results demonstrate that association studies approaches represent a valuable tool to help to identify the genetic or molecular bases of traits of interest and to valorise hundred of morphological and agronomie data accumulated to characterise large germplasm collections.

Mots-clés Agrovoc : Theobroma cacao, génome, phytogénétique, diversité génétique (comme ressource), variation génétique, génomique

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes

Auteurs et affiliations

• Pugh-Moreno Tatiana, ENSAM [Ecole nationale supérieure agronomique de Montpellier] (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/603950/)

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