Selection assistee par marqueurs (sam) dans un dispositif multiparental connecte - application au maÏs et approche par simulations - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2006

Selection assistee par marqueurs (sam) dans un dispositif multiparental connecte - application au maÏs et approche par simulations

Guylaine Blanc
  • Function : Author

Abstract

Detection of quantitative trait loci (QTL) for agronomic traits has received considerable attention in plant genetics since the late 1980's with the advent of molecular markers. Many studies, especially theoretical studies, have shown using markers linked to QTL for selection (Marker- Assisted Selection, MAS) could help increasing the efficiency compared to conventional selection. In plant genetics, most of the QTL detection experiments are performed on populations coming from the cross of two pure inbred lines. Thus much effort has been spent on populations with a low genetic diversity, even if the probability to detect QTL increases with the number of parents involved in the population. In a multiallelic context, connected multiparental populations (i.e. coming from crosses sharing a common parent) are particularly interesting as connections allow one, for a given population size, to increase the accuracy of QTL position, to compare for each QTL different alleles and to test for epistatic interactions with the genetic background. For MAS, markers should be particularly interesting in such designs to select individuals carrying good alleles coming from different parents and to conduct crosses to combine these alleles. The objective of this study was to validate the interest of a MAS scheme in a connected multiparental design. Six F2 populations, with 150 individuals each, were obtained from a diallel cross between four unrelated maize inbreds. QTL detection was performed on this design of 900 individuals with MCQTL software allowing taking into account connections. We observed a gain of power and an increase of the accuracy of QTL positions for QTL detection on the multiparental connected design compared to a detection without taking into account connections or on individual populations. Using these results we performed three MAS cycles for two schemes following different objectives: (i) improving earliness for the first scheme and (ii) improving grain yield while keeping a constant grain moisture at harvest for the second. To follow the transmission of parental alleles at the QTL during selection generations, a program to calculate identity by descent probabilities adapted to our design was developed. Genetic progress experimental evaluation revealed a significant improvement for earliness of 3 days for the first scheme and of 3.2q for grain yield for the second scheme. We compared by simulations different selection schemes, using parameters of the experimentation (number and effects of QTL, h²
L'avènement des marqueurs moléculaires dans les années 80 a ouvert de nouvelles perspectives pour l'identification de locus impliqués dans la variation de caractères quantitatifs (QTL). De nombreuses études, notamment théoriques, ont montré que l'utilisation en sélection des marqueurs associés aux QTL (la Sélection Assistée par Marqueurs, SAM) pourrait permettre un gain d'efficacité par rapport à la sélection conventionnelle. En génétique végétale, la plupart des expériences de détection de QTL sont réalisées dans des populations issues du croisement entre deux lignées pures. Ainsi, beaucoup de moyens se retrouvent concentrés sur une base génétique étroite. Pourtant la probabilité de détecter des QTL est plus importante dans des populations avec une base génétique large, impliquant plus de deux parents car la diversité génétique est plus importante. Dans un contexte multiparental, le cas des populations multiparentales connectées, c'est-à-dire issues de croisements ayant un des parents en commun, présente un intérêt majeur puisque les connexions entre populations permettent pour un effectif global donné d'augmenter la puissance de détection des QTL, de comparer pour chaque QTL l'intérêt relatif de plusieurs allèles, et d'étudier leurs éventuelles interactions avec le fonds génétique. En termes de SAM, on peut penser que les marqueurs seront particulièrement intéressants dans un tel contexte pour diriger les croisements entre individus, afin de contrôler les recombinaisons entre les différents génomes parentaux et d'aider à la sélection d'individus qui cumulent les allèles favorables provenant des différents parents de départ. Aussi l'objectif de ce programme est-il de valider l'intérêt d'un schéma de SAM dans un dispositif multiparental connecté. Un croisement diallèle entre quatre lignées de maïs a permis de générer 6 populations de 150 plantes F2 chacune. La détection de QTL sur ce dispositif de 900 individus a été réalisée pour différents caractères grâce à MCQTL qui permet de prendre en compte les connexions entre populations. La comparaison des QTL détectés population par population et ceux détectés sur le dispositif complet en prenant en compte les connexions ou non, montre que l'analyse globale du dispositif en prenant en compte les connexions entre populations permet un gain de puissance substantiel et conduit à une meilleure précision de la localisation des QTL. A partir de ces résultats nous avons mis en place trois cycles de sélection sur marqueurs dans deux schémas présentant des objectifs distincts : i. obtenir un matériel plus précoce, pour le premier ii. augmenter le rendement tout en conservant une humidité des grains constante à la récolte pour le second. Pour pouvoir suivre la transmission des allèles parentaux aux QTL au cours des générations, un programme de calcul de probabilités d'identité par descendance adapté au dispositif à été développé. L'évaluation expérimentale du progrès génétique nous a permis de mettre en évidence, après 3 cycles de sélection, un gain significatif de précocité de 3 jours pour le schéma floraison et un gain significatif de 3.2 quintaux de rendement pour le schéma rendement. Parallèlement, nous avons comparé par simulation différents schémas de sélection, en nous basant sur le dispositif expérimental mis en place (nombre et effet des QTL, h²
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Dates and versions

pastel-00003478 , version 1 (28-02-2008)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00003478 , version 1

Cite

Guylaine Blanc. Selection assistee par marqueurs (sam) dans un dispositif multiparental connecte - application au maÏs et approche par simulations. Sciences of the Universe [physics]. INAPG (AgroParisTech), 2006. English. ⟨NNT : 2006INAP0039⟩. ⟨pastel-00003478⟩

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