Du phénotype au génotypeInterprétation des interactions QTL x

Environnement en termes d’adaptation

Lacaze Xavier

Environnements

Rendement

Env1 Env2 Env3 Env4

Génotype 1

Génotype 2

Génotype 3

Caractère quantitatif et Normes de réaction

X1

X2

Yijk= µ + Gi

Effet du génotype i

+ Ej

Effet de l’environnement j

+ GEij

Effet d’interaction G x E

+ eijk

Résiduelle

Décomposition de la variation phénotypique

Déterminisme génétique des interactions G x ELes interactions QTL x E

QTL1 QTL2

Effetadd

Effet add

Fortes températures

Facteur climatiqueEx : déficit hydrique

Allèle 1

Allèle 1

Allèle 2

Allèle 2

Env1 Env2 Env1 Env2Déf. Hyd.

fortes temp.

Intérêt d’un point de vue génétique et amélioration des plantes

Possibilité de préconisation de génotypes adaptés à certaines conditions bioclimatiques

Sélection Assistée par Marqueurs basée sur des critères bioclimatiques

Etudes fréquencielles des conditions environnementales de bassins de production

Risques deTempératureséchaudantes

70-100%40-700-40

Chr 1QTL détecté Env 1

QTL détecté Env 2

QTL détecté Env 3

Année 1 Année 3Année 2

Stress hydrique fortAu cours du remplissage du grain

Stress hydrique faibleà floraison

Analyse des interactions QTLxE en termes d’adaptation

Chr 1

Année 1 Année 3

QTL d’adaptation au stress hydrique de fin de cycle

Rég. Fact.

Stress hydrique fortAu cours du remplissage du grain

Analyse des interactions QTLxE en termes d’adaptation

De l’intérêt de l’usage commun de la génétique et de la caractérisation

agronomique:

Exemple du déterminisme génétique et environnemental de la teneur en

protéines du blé dur

Suivi de populations de cartographiede blé dur

1 demi diallèle(4 parents -> 6 croisements)(6 x 48 RILs)

Un réseau multilocal18 environnements Deux sites : Auzeville - Mauguio (2003-2007)

Phénotypage (NIRS) pour la teneur en protéines

 RIL Néodur Lloyd Ixos

Néodur      

Lloyd 48    

Ixos 48 48  

Primadur 48 48 48

Génotypage pour 82 microsatellites

Xgpw22760.0

Xgpw325637.6

Xgpw416690.1

Xgpw3094154.7

Xgwm99190.6

Xgpw3142219.0

1A

Xgwm110.0Xgwm4131.0Xgwm2731.5

Xgpw207153.0Xgwm12456.0Xgpw757771.7

Xgpw7443119.1

1B

Xgwm2100.0

Xgpw710151.0

Xgpw212766.0

Xgwm37289.0Xgpw2225105.7Xgpw3264107.5

Xgwm312127.7Xgpw2281141.7

Xgwm265177.0

2A

Xgwm1480.0Xgpw110914.1Xgpw311715.6Xgwm12030.0Xgpw410344.7

Xgpw404360.4

2B

Xgwm50.0Xgpw22666.3

3A

Xgwm3890.0

Xgwm49353.0Xgpw110856.2Xgpw714859.0Xgwm28560.7Xgpw407863.5Xgpw403463.9

Xgpw3085141.7

Xgwm299159.0

3B

Xgpw22390.0

Xgpw230218.3Xgpw404021.4

Xgpw227943.0

Xgpw2331102.9

Xcfd31185.0

4A

Xgpw40820.0Xgpw301712.1

Xgwm25131.8

4B

Xgwm3040.0

Xgpw400418.5

Xgpw231148.0

Xcfa214187.0Xgpw2273104.8Xgpw2172105.4

Xcfd17327.0

5A

Xgwm4080.0Xgpw31838.7

5B

Xgpw22950.0Xgpw308713.0

Xgpw310165.3Xgpw414566.4Xgpw222268.8Xgpw302969.9Xgpw311381.5

Xgpw5210131.0

6A

Xgpw40950.0Xgwm5084.3

Xgwm19332.5

Xgwm62651.3

Xgwm21971.3

Xgpw726297.3

Xgwm088117.3

6B

Xgpw30840.0

Xgpw211945.0

Xgwm23463.3Xgpw210369.3

7A

Xgwm460.0

Xgwm146132.0Xgwm611135.0Xpsy1141.0Xgpw1045142.5

Xgwm344172.0

7B

Caractérisation environnementale

Le temps de la plante - un temps thermique

Découpage du cycle des plantes en intervalles successifs de 100°Degrés Jrs

Calcul pour les jours correspondant de moyennes de données climatiques par environnement

Levée Epi 1 cm DF Ep Flo Maturité

Montaison Formation et maturation du grain

Teneur en protéines Accumulation remobilisation/assimilation

1700

Levée Tallage

1000 1300 28000

N accumulédans la plante(en % du maxi)

°CJ

100

50

100°CJ

Découpage du cycle en intervalles phénologiques successifs

Moyennés sur l’ensemble de la population

Calcul moyennes climatiques pour chacun des 28 intervalles

ETP, Températures diurnes et nocturnes, PrécipitationsCOV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Maug103 8.8 7.2 5.9 8.7 6.8 8.8 9.9 11.4 12.5 13.7 11.1 12.2 12.2 14.9 14.3 14.1 16.7 17.6 14.4 17.5 16.7 14.6 16.4 17.3 17.1 16.7 17.3 17.4Maug104 6.0 4.4 3.3 7.3 5.7 9.2 7.2 9.0 10.2 9.2 9.3 11.5 11.0 11.9 14.0 13.4 13.8 15.4 13.4 15.7 16.5 14.7 15.0 14.8 13.7 16.9 15.2 14.9Maug203 8.8 7.2 5.9 8.7 6.8 8.8 9.9 11.4 12.5 13.7 11.1 12.2 12.2 14.9 14.3 14.1 16.7 17.6 14.4 17.5 16.7 14.6 16.4 17.3 17.1 16.7 17.3 17.4Maug204 6.0 4.4 3.3 7.3 5.7 9.2 7.2 9.0 10.2 9.2 9.3 11.5 11.0 11.9 14.0 13.4 13.8 15.4 13.4 15.7 16.5 14.7 15.0 14.8 13.7 16.9 15.2 14.9

auz03 10.4 7.8 2.0 3.7 3.6 7.6 5.2 5.3 8.8 6.7 7.4 9.4 9.5 10.2 10.8 8.8 10.6 10.2 12.4 13.9 13.6 15.1 14.4 14.4 14.3 15.0 15.2 12.9auz104 12.7 6.9 6.2 3.6 6.9 4.7 3.3 2.1 7.8 5.4 6.6 7.2 9.0 8.0 8.4 11.1 9.9 10.8 12.4 12.3 13.2 13.5 14.9 16.1 13.0 13.3 12.2 14.7auz204 12.7 6.9 6.2 3.6 6.9 4.7 3.3 2.1 7.8 5.4 6.6 7.2 9.0 8.0 8.4 11.1 9.9 10.8 12.4 12.3 13.2 13.5 14.9 16.1 13.0 13.3 12.2 14.7

Maug105 6.0 4.9 4.6 5.3 3.0 0.4 4.5 9.5 9.3 8.8 8.2 9.5 11.4 11.3 11.9 10.9 10.9 13.1 14.8 12.9 13.6 16.3 16.3 16.4 17.1 16.3 15.1 16.5Maug205 6.0 4.9 4.6 5.3 3.0 0.4 4.5 9.5 9.3 8.8 8.2 9.5 11.4 11.3 11.9 10.9 10.9 13.1 14.8 12.9 13.6 16.3 16.3 16.4 17.1 16.3 15.1 16.5auz105 5.3 4.0 3.2 3.1 0.4 9.1 7.8 7.1 6.6 9.5 11.6 9.6 10.4 9.8 12.8 11.7 11.4 12.9 13.1 16.8 14.0 15.5 12.9 13.2 13.2 14.5 14.1 16.1auz205 5.3 4.0 3.2 3.1 0.4 9.1 7.8 7.1 6.6 9.5 11.6 9.6 10.4 9.8 12.8 11.7 11.4 12.9 13.1 16.8 14.0 15.5 12.9 13.2 13.2 14.5 14.1 16.1Auz106 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6Auz106 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6Auz206 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6Auz206 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6

Maug106 2.6 4.0 3.9 5.1 9.1 9.5 8.8 8.5 10.2 12.1 9.5 11.0 11.2 13.4 13.0 12.0 13.0 11.3 12.7 15.2 16.9 16.4 17.3 16.7 16.6 17.0 17.3 17.4Maug106 2.6 4.0 3.9 5.1 9.1 9.5 8.8 8.5 10.2 12.1 9.5 11.0 11.2 13.4 13.0 12.0 13.0 11.3 12.7 15.2 16.9 16.4 17.3 16.7 16.6 17.0 17.3 17.4Maug107 19.8 10.1 3.6 3.4 7.9 8.5 1.9 7.2 7.1 10.0 7.1 6.9 6.6 8.2 11.3 11.7 11.1 11.1 13.0 13.3 13.8 13.2 12.0 13.0 14.0 14.6 15.7 15.2Maug207 19.8 10.1 3.6 3.4 7.9 8.5 1.9 7.2 7.1 10.0 7.1 6.9 6.6 8.2 11.3 11.7 11.1 11.1 13.0 13.3 13.8 13.2 12.0 13.0 14.0 14.6 15.7 15.2

génotype Phénotype

Covariables environnementales

12

…

288

Env1 Env2 Env18

QTLEffet add

Facteur env

Allèle 1

Allèle 2

Fact env

Rég. Fact

12…

28

Traitement statistique des données

Mise en regard de l’information génétique, phénotypique et

environnementale via la régression factorielle

Yijk= µ + Gi + Ej + GEij + eijk

ρxi+Gi* ρj xi+GEij*kzj xi+ ρj xi*+ GEij*

xi = allèle au marqueur considérézj = covariable environnementale

Traitement statistique des données

Régression factorielle

Modèle mixte

effets aléatoires croisement ; interaction croisement x env

effets fixescov_env; QTL; interaction QTL x cov_env

Chaque marqueur et covariable environnementale analysés indépendamment

Résultats (1)

Xgpw2281 (2A)

Xgpw2225 (2A)

0

2

4

6

8

10

12

14

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28phenological

interval

-lo

g(p

valu

e)

PET

P

DT

NT

1 cm ear emergence

ADT9

booting soft dough

0

2

4

6

8

10

12

14

1 6 11 16 21 26phenological

interval

-lo

g(p

valu

e) PET

P

DT

NT

DT9 NT14 NT24B

1 cm ear emergence booting soft dough

0

2

4

6

8

10

12

14

1 6 11 16 21 26phenological

interval

-lo

g(p

valu

e) PET

P

DT

NT

DT9 NT14 NT24B

1 cm ear emergence booting soft dough

Les effets alléliques

marqueur Xgpw2281 (2A)

R2 = 0.519

R2 = 0.5571

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 17.0

DT9

Effe

t allé

lique Allele P

Allele NIL

R2 = 0.4668

R2 = 0.4682

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 17.0

NT14

Eff

et a

llél

iqu

e

Allele P

Allele NIL

R2 = 0.5887

R2 = 0.6247

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0

NT24

Eff

et a

llél

iqu

e

Allele P

Allele NIL

Intérêt d’un découpage phénologique précis du cycle de la plante

Identification de périodes clés de l’élaboration de la teneur en protéines

Intensité des facteurs environnementaux affectant le caractère quantitatif

Levée Epi 1 cm DF Ep Flo Maturité

Montaison Formation et maturation du grain

1700

Levée Tallage

1000 1300 28000

N accumulédans la plante(en % du maxi)

°CJ

100

50

NT14 NT24

DT9