Stéphane Nicolas de l’équipe GQMS en collaboration avec des collègues de l’UMR AGAP a publié un article dans la revue Plant Biotechnology Journal.
Photo : A. Zanetto
Contexte et enjeux
Du fait de leur adaptation à différents usages et environnements, les populations traditionelles de maïs constituent un réservoir d’allèles favorables pour divers caractères agronomiques (floraison, architecture, tolérance aux stress biotiques et abiotiques,…). Face au défi du changement climatique, ces populations représentent ainsi une ressource génétique précieuse pour élargir la variabilité génétique du matériel élite. Néanmoins, cette diversité génétique demeure sous-exploitée en sélection, en raison de sa faible caractérisation, de l’écart important des performances agronomiques entre populations traditionnelles et matériel élite et de la difficulté à identifier les allèles d’intérêt dans ces populations. Caractériser en détail ces populations au niveau génétique permettrait d’identifier les plus prometteuses pour la sélection, puis de développer des approches de prebreeding pour enrichir le matériel élite sans en dégrader la performance.
Résultats
Nous avons développé une méthode de génotypage à haut débit de mélanges d’ADN, utilisant une puce comprenant 50 000 SNP répartis le long du génome. Cette méthode estime la fréquence allélique de chaque SNP dans chaque population, au moyen d’un modèle calibré sur des échantillons dont la fréquence allélique est connue. Cette méthode produit un génotypage fiable (erreur moyenne <\6%) et très reproductible (r2 = 0,992) pour un coût faible (50 €/population). Nous avons génotypé 156 populations américaines et européennes afin d’en caractériser la diversité génétique : ces populations sont structurées en fonction de l’origine géographique et des conditions climatiques (Figure ci-dessous). Nous avons identifié des régions génomiques sous sélection, entre ces zones géographiques, potentiellement impliquées dans l’adaptation à différentes conditions pédo-climatiques. La comparaison de ces populations avec un panel de lignées fondatrices des programmes de sélection moderne a montré que seulement dix populations contribuaient à hauteur de la moitié de la variabilité génétique du matériel moderne. Une valorisation des populations encore non exploitées permettait d’accroitre significativement la diversité génétique du matériel élite.
Perspectives Notre étude permet d’envisager la caractérisation à large échelle de la diversité génétique des populations traditionnelles maintenues dans les centres de ressources génétiques et cultivées au champ. Nous avons génotypé des centaines de nouvelles populations provenant de neuf centres de ressources génétiques européens (projet ECPGR EVA). En combinant ces données de génotypage avec des données phénotypiques et climatiques associées à la géolocalisation de ces populations, nous identifierons des régions génomiques impliquées dans l’adaptation et la tolérance aux stress abiotiques, par génétique d’association. Nous pourrons prédire la valeur de ces différents caractères dans de nouvelles populations à partir de leurs seules données génotypiques.