Exploration of the T. cacao genome sequence to decipher the incompatibility system of Theobroma cacao and to identify diagnostic markers

Lanaud Claire, Fouet Olivier, Legavre Thierry, Lopes Uilson Vanderlei, Sounigo Olivier, Eyango Marie Claire, Mermaz Benoit, da Silva Marcos Ramos, Loor Solorzano Rey Gaston, Argout Xavier, Gyapay Gabor, Ebaiarrey Herman Ebai, Colonges Kelly, Sanier Christine, Rivallan Ronan, Mastin Géraldine, Cryer Nicholas, Boccara Michel, Efombagn Mousseni Ives Bruno, Gramacho Karina Peres, Clément Didier. 2017. Exploration of the T. cacao genome sequence to decipher the incompatibility system of Theobroma cacao and to identify diagnostic markers. In : Proceedings of the first International Symposium on Cocoa Research ISCR 2017. ICCO. Lima : ICCO, 11 p. International Symposium on Cocoa Research – ISCR 2017 : Promoting Advances in Research to Enhance the Profitability of Cocoa Farming. 1, Lima, Pérou, 13 Novembre 2017/17 Novembre 2017.

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Résumé : We explored the Theobroma cacao genome sequence to progress in the knowledge of the T. cacao incompatibility system. Cocoa self-compatibility is an important yield factor and has been described as controlled by a late gameto-sporophytic system involving several locus, and resulting in gametic non-fusion. In this work, we identified two different mechanisms controlling the T. cacao self-incompatibility system at two separate loci, located on chromosome one and four (CH1 and CH4). Both loci are responsible for gametic selection, but only one (the CH4 locus) is involved in the main fruit drop. The CH1 locus acts prior to gamete fusion and independently of CH4 locus. Fine mapping and genome wide association studies focused analyses of restricted regions without recombinant plants where several candidate genes were identified. Their expression analysis showed differential expression during incompatible or compatible reactions for some of them. Highly polymorphic SSR diagnostic markers, designed in the CH4 region identified by fine mapping, allowed the development of efficient diagnostic markers predicting selfcompatibility and fruit setting according to allele or genotype presence. SSR alleles specific to self-compatible Amelonado and Criollo varieties were also identified allowing screening for self-compatible plants in cocoa populations.

Résumé (autre langue) : Nous avons exploré la séquence du génome de Theobroma cacao pour avancer dans la connaissance du système d0'incompatibilité de T. cacao. L'auto compatibilité du cacao est un facteur important de rendement et a été décrit comme contrôlé par un système sporophytique et gamétophytique tardif qui inclut plusieurs locus et qui donne comme résultat la non fusion du gamète. Dans ce travail, nous avons repéré des mécanismes différents qui contrôlent le système d'auto incompatibilité de T. cacao à deux points séparés, placés dans le chromosome un et quatre (CH1 y CH4). Les deux points sont responsables de la sélection des gamètes, mais seul le locus CH4 est impliqué dans la chute principale du fruit. Le locus CH1 agit avant la fusion du gamète e indépendamment du locus CH4. Une cartographie fine et les études d'association du génome large ont centré les analyses des régions restreintes sans plantes recombinantes où l'on a repéré plusieurs gènes candidats. Leur analyse d'expression a montré un différentiel pendant des réactions incompatibles ou compatibles pour chacun d'entre eux. Les marqueurs de diagnostic SSR hautement polymorphes, créés dans la région CH4 identifiée à travers une cartographie fine, ont permis le développement de marqueurs de diagnostic efficaces qui prédisent l'auto compatibilité et l'ajustement du fruit selon la présence des allèles et des génotypes. L'on a repéré également les allèles SSR spécifiques pour les variétés Amelonado et Criollo auto compatibles, permettant la vérification de plantes autocompatibles du cacao.

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes
F63 - Physiologie végétale - Reproduction
U30 - Méthodes de recherche

Auteurs et affiliations