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Caractérisation phénotypique et moléculaire de la collection

nationale de ressources génétiques de blé tendre

François BALFOURIER

INRA , UMR Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales

Clermont-Ferrand , France

Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris

Triticum

Avena

Secale Triticosecale

Hordeum

6 550 orges

Centre de Ressources Génétiques céréales à paille

INRA Clermont-Ferrand

Total accessions conservées≈ 25 000 accessions

12 000 blés tendres

2 800 blés durs

100 seigles

1200 avoines

1200 triticales

+ Espèces sauvages et

apparentées aux blés

( 450 Aegilops sp.)


Collection Nationale « blé tendre »

Lignés de sélection

56%

variétiés anciennes

23%

variétés modernes

21%

Statut

hiver 72%

printemps 6%

alternatif 3%

undéterminé 19%

Type de développement

1782 accessions françaises


Caractérisation agronomique et moléculaire de la collection nationale blé tendre

(Contrat de branche Semences 2009-2011)

WP1: évaluation au champ de la collection (12 partenaires de l’UFS)

WP2: caractérisation moléculaire des 1782 accessions (INRA Clermont-Ferrand)

WP3: analyse des données


Réseau UFS d’évaluation des ressources

génétiques blé tendre

12 lieux - 600 acc. / année - 3 ans

10 traits

Précocité d’épiaison

Hauteur

Densité de l’épi

Verse

Présence de barbes

Sensibilité aux maladies

Rouille jaune

Rouille brune

Septoriose

Fusariose

Oidium


Trait Source SM F P

Epiaison

Genotype 41274.9 3.94975 0.000169

Year 255798.9 24.47833 0.000002

GxY 2979.6 0.28513 0.998658

Hauteur

Genotype 1063.917 25.42666 0.000000

Year 1592.439 38.05786 0.000000

GxY 58.174 1.39031 0.146192

Densité de

l’épi

Genotype 0.88769 0.19909 0.993448

Year 47.67568 10.69266 0.001746

GxY 0.39118 0.08773 1.000000

Verse

Genotype 11.1138 2.50275 0.013929

Year 192.5333 43.35701 0.000000

GxY 2.3306 0.52482 0.943565

ANOVA sur les témoins

effet année toujours hautement significatif

Effet génotype plus faible que l’effet année

interaction GxE non significative

-> effet année corrigé par % de la moyenne des témoins


Exemples de distribution de

caractères

Epiaison

76 80 84 88 92 95 99 103 107 111 115 119 123 127 131 135

Epiaison (% Temoins)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

No

mb

re d

'ob

s.

Epiaison globale : N = 1778; Moy = 103,22; Max = 135; min = 76

Lignées de sélection : N = 1007; Moy = 100,37; Max = 131; Min = 76

Variétés Modernes : N = 356; Moy = 101,50; Max = 128; min = 77

Variétés Anciennes : N = 415; Moy = 111,60; Max = 135; Min = 80

Hauteur

57 66 76 85 94 104 113 123 132 142 151 161 170 180 189 199

Hauteur (% Temoins)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

No

mb

re d

'ob

s.

Hauteur globale : N = 1632; Moy = 127,08; Max = 199; Min = 57

Lignées de sélection : N = 913; Moy = 115,42; Max = 186; Min = 57

Variétés Modernes : N = 313; Moy = 122,17; Max = 182; Min = 72

Variétés Anciennes : N = 406; Moy = 157,07; Max = 199; Min = 66

Date d’épiaison Hauteur de plante

Collection entière Lignées de sélection Variétés modernes Varietés anciennes


Epiaison moyenne des témoins= 1450°j Hauteur moyenne des témoins = 80 cm

Sensibilité aux maladies fongiques

Absence d’observation dans certains lieux Fortes correlations entre différents lieux la même année -> analyse comparative , année par année, pour la sensibilité aux maladies -> construction d’un index empirique de résistance pour chaque maladie -> établissement d’un panel généraliste de 190 accessions présentant un bon niveau de résistance générale pour

rouilles jaunes et brunes, septoiriose, fusariose et oidium -> établissement de 5 panels spécialisés pour chaque maladie Total de 452 accessions sélectionnées


Panel généraliste de 190 blés

français résistants aux maladies Nuage de Points de Hauteur en fonction de Epiaison

36

108

360

362 1966

2526

3075

3354

60057295

7296

7302

8357

8401

84758476

8685

9007

1373322888

1952

23493356

4485

5567

6017

8496

8746

879624590

7307

5813

4935

439

476

7835

6141

410

5977

6914

7963

29

33

303

5646

8284

2

1964

2728

420

594

1787

6995

8286

187 2842453

7436

7993

11210111538

415

593

2370

6329

6286

7387

7242

5831 7991

871

879

1471

7819

8287

2247

3727

7247

350

768

3847

5435

6078

6869

6907

7267

7340

7355

7969

8017

8034

8288

1434

1995

2772

3709

3715

3863

4498

5609

6320

7298

7328

8479

8484

8620

88578888

13444

22890

22932

23822

5784

13775

762

2533

4870

531270238982

4514

8901

4105

6900

8688

3067

4119

5632

7373

7955

8399

1693

6185

7817

91076321

823

2503

8380

1935

8491

5772

72687865934

2554

3097

13730

8388

233

6899

644714

2070

8969

7385

6484

8604

60197050

2540

1861076

1620

1779

1946

2240

3904

5237

528457416361

6839

7485

7978

13437

864

1439

1789

2490

2502

2821

3841

4395

4642

7245

72797967

13723

RECITALORVENTIS

TOISONDOR

AUGUSTE

RITAK

APACHEPREMIOCAPHORNSANKARAAUBUSSON

BERMUDE

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

Epiaison (Degrés jours)

40

60

80

100

120

140

160

Ha

ute

ur

(cm

)

36

108

360

362 1966

2526

3075

3354

60057295

7296

7302

8357

8401

84758476

8685

9007

1373322888

1952

23493356

4485

5567

6017

8496

8746

879624590

7307

5813

4935

439

476

7835

6141

410

5977

6914

7963

29

33

303

5646

8284

2

1964

2728

420

594

1787

6995

8286

187 2842453

7436

7993

11210111538

415

593

2370

6329

6286

7387

7242

5831 7991

871

879

1471

7819

8287

2247

3727

7247

350

768

3847

5435

6078

6869

6907

7267

7340

7355

7969

8017

8034

8288

1434

1995

2772

3709

3715

3863

4498

5609

6320

7298

7328

8479

8484

8620

88578888

13444

22890

22932

23822

5784

13775

762

2533

4870

531270238982

4514

8901

4105

6900

8688

3067

4119

5632

7373

7955

8399

1693

6185

7817

91076321

823

2503

8380

1935

8491

5772

72687865934

2554

3097

13730

8388

233

6899

644714

2070

8969

7385

6484

8604

60197050

2540

1861076

1620

1779

1946

2240

3904

5237

528457416361

6839

7485

7978

13437

864

1439

1789

2490

2502

2821

3841

4395

4642

7245

72797967

13723

RECITALORVENTIS

TOISONDOR

AUGUSTE

RITAK

APACHEPREMIOCAPHORNSANKARAAUBUSSON

BERMUDE

Epiaison:Hauteur: r = 0,4629; p = 0.0000; r² = 0,2143

Hauteur plante(cm)

Précocité d’épiaison (degré/jour)


Evaluation moléculaire de la diversité (plateforme Gentyane de génotypage haut-débit)

gwm 099

gwm 135

gwm 011

gwm 413 gwm 337

gwm 642

gwm 372

gwm 312

gwm 257

gwm 120

gwm 261

gwm 539

gwm 002

gwm 480

gwm 566

gwm 341

gwm 664

cfd 071

gwm 610

gwm 149

gwm 251

cfd 084

gwm 415

gwm 186

gwm 234

gwm 408

gwm 190

gwm 272

gwm 427

gwm 626

gwm 219

gwm 469

gwm 325

gwm 260

gwm 046

gwm 400

gwm 044

gwm 437

1A 1B 1D 2A 2B 2D 3A 3B 3D

4A 4B 4D 5A 5B 5D 6A 6B 6D

7A 7B 7D

gwm 285

cfd 071

gwm 334

gwm 233 42 locus microsattelites (1 par bras de

chromosome), génotypés sur l’ensemble de la

collection

• Analyse de la diversité

• Structure de la collection

• Analyses d’association Séminaire scientifique CTPS – Contrat de branche Semences - 14/03/2013 - Paris

Diversité génétique globale dans

la collection nationale blé tendre Large diversité intra populationnelle • Nbr alleles/ locus varie de 4 to 53 • Indice de Nei variant de 0,26 to 0,85

0.6226

0.7054

0.6513

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

A B D

H

Indice de Nei par groupe d’homéologie : Pas de différence significative entre A, B et D

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

66 80 91 70 88 77 107 42

Landraces 1785-

1929

1930-

1944

1945-

1959

1960-

1969

1970-

1979

1980-

1989

1990-

2000

Date d'inscription

Nb

d'a

llè

le

gpe A

gpe B

Gpe D

Evolution significative du nombre d’ allèles entre landraces et variétiés

en relation avec la période d’inscription


Structuration de la diversité dans la

collection • Forte structuration temporelle liée à la période d’inscription au catalogue • Absence ou faible structuration liée au sélectionneur d’origine

Arbre de classification entre groupe d’accessions de même période d’inscription

1970_1979

1980_1989

1990_2000

1960_1969

1785_1929

1945_1959

1930_1944

Landraces


Arbre de classification Neighbor-Joining des 1783 accessions la collection nationale blé tendre basé sur 42 marqueurs microsatellites

256 acc. (lignées INRA )

165 acc. (INRA Dijon, lignées dérivées de cv. Etoile de Choisy)

386 acc. (Landraces + lignées exotiques)

414 acc. (lignées croisées par Ae. Ventricosa + variétés modernes dérivées de cv. Capelle Desprez) 217 acc. ( variétés modernes)

336 acc. (varétés anciennes et modernes issues du programme Vilmorin )

Structuration de la diversité moléculaire de la

collection nationale blé tendre


Associations entre traits and marqueurs Détection d’un total de 130 associations significatives (p<0.001)

Boîtes à Moustaches Catég. : Epiaison%

Moyenne

Moyenne±Erreur-Type

Moyenne±1,96*Erreur-Type

146

148

150

152

160

169

171

173

175

177

179

181

183

185

187

189

193

195

197

199

201

203

gwm408

80

90

100

110

120

130

140

Epia

ison%

Box-plots de la date d’épiaison (en % témoins) , selon les différents allèles observés au locus Xgwm408 , proche du gène Vrn1-B sur le chromosome 5B

Précocité d’épiaison (% témoins)

allèle 177 (précoce)

allèle 201 (tardif )


Système d’Information

sur les REssources Génétiques végétALes

http://urgi.versailles.inra.fr/siregal/siregal/welcome.do


http://urgi.versailles.inra.fr/siregal/siregal/welcome.do


• Description exhaustive de la collection nationale blé tendre dans un réseau collaboratif INRA-UFS

• Large diversité, tant agro-morphologique que moléculaire, utilisable dans les programmes d’amélioration variétales

• Identification de groupes d’accessions spécialisés, destinés à la sélection pour la résistance aux principales maladies fongiques

• Analyses de diversité et de structuration génétique de la collection permettant des premières approches de génétiques d’association à poursuivre dans l’avenir…

• Une collection nationale de blé tendre aujourd’hui déclarée à la FAO en tant que contribution française à l’ International Treaty on Plant genetic Resources for Food and Agriculture

• Intégration des données d’évaluation en cours sur SIREGAL et les bases européennes, permettant une valorisation accrue de la diversité génétique dans les programmes d’amélioration du blé tendre

Conclusions et perspectives


Remerciements

• UFS cereal section

– E. Margalé (Serasem)

– F. Minard (RAGT)

– J. Auzanneau (Agri-Obtentions)

– P. Giraudeau (Secobra)

– S. Dutriez (Caussade Semences)

– S. Sunderwirth (Momont)

– B. Duperrier (Limagrain- Verneuil)

– V. Lein (Staaten Union)

– J.M Delahaye (Lemaire Deffontaines)

– S. Regnault (Unisigma)

– P. Lonnet (Florimond Desprez)

– S. Caiveau (Syngenta)

• INRA GDEC Clermont-Fd

– A. Didier (gestionnaire CRG)

– L. Bardy (multiplication, distribution des semences)

– M. Deloche (animation réseau)

– E. Boulat (CDD sur projet)

– F. Exbrayat (genotypage)

– N. Guilhot (bioinformatique)

– C. Poncet (plateforme genotypage

• INRA URGI Versailles

– S. Durand (Siregal)


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