Construction of high-density linkage map, Quantitative Trait Loci (QTL) detection, Single Nucleotide Polymorphism (SNP) annotation, and dissection of grain yield QTL in the durum population Lahn/Cham1 tested in contrasting environments

Abstract

Le blé dur, Triticum turgidum L. var durum, constitue avec les autres cultures céréalières la base de l'alimentation humaine. Dans les programmes de sélection de blé dur, le rendement en grain est recherché pour développer des variétés de blé dur hautement productives avec un rendement stable. Le rendement en grains est hérité quantitativement/influencé par l'environnement. Les cartes génétiques sont cruciales pour étudier/comprendre le caractère du rendement en grains. L'objectif principal de cette étude est de construire une carte génétique à haute densité à partir d'une population de blé dur issue du croisement entre deux parents (Lahn/Cham1) largement cultivés dans le bassin méditerranéen. La population Lahn/Cham1 est composée de 112 lignées consanguines recombinantes (RIL)/testée dans 11 environnements différentes (favorable, froid, sec/chaud). Ensuite, l'étude a visé la détection des QTL/l’annotation des SNP liés au rendement en grain,/à l’identification de la composition des quatre QTL localisées sur le chromosome 2A en gènes candidats. La carte génétique a été construite avec 247 SSR/enrichie de 1425 SNP, couvrant environ 6122 cM. La cartographie des QTL en Multi-Environnements Trials (MET) a permis la détection de cent vingt-six QTL le long de tous les chromosomes du blé dur. L'analyse de 583 séquences SNPs sélectionnées depuis les régions QTL détectées a montré qu'un ensemble de 122 séquences SNP ont été annotées dont 53% des gènes candidats trouvés étaient impliqués dans la tolérance aux stress, 29.5% dans le développement/la croissance des plantes,/3.3% dans le transport cellulaire. De plus, 1.6 % des gènes candidats trouvés étaient des rétrotransposons/des transposons, 2.4 % avaient une fonction inconnue/9.8 % étaient liés à d'autres processus cellulaires. Les résultats ont également montré que 66.7 % des gènes candidats localisées sur le chromosome 4B étaient impliqués dans la tolérance aux stress/33.3 % dans le développement/la croissance des plantes. Quant à la cartographie des QTL pour des environnements spécifiques, 9 QTL ont été détectés, dont quatre sont localisées sur le chromosome 2A. Les séquences d'ADN de ces quatre QTL ont été utilisées pour la recherche d'homologie, 546 gènes candidats ont été identifiés dont certains sont présents dans plusieurs QTL (F-box gene family, hydroxyproline-rich glycoprotein-like, des rétrotransposons/transposons/d'autres gènes candidats). Cette étude a fourni des informations sur l'utilisation de marqueurs SNP pour identifier des gènes candidats liés au caractère de rendement en grains chez le blé dur dans des environnements différentes (sec, froid, chaud). Les chromosomes 2A/4B contribuent significativement au rendement en grain. Les SNP annotés/les gènes candidats identifiés dans ce travail peuvent être utilisés pour développer des marqueurs moléculaires utiles pour suivre les gènes d'intérêt dans la sélection assistée par marqueurs (SAM) dans les programmes d’amélioration du blé dur