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Génomique comparative et fonctionnelle de la résistance à la sharka et des besoins en froid chez les arbres fruitiers à noyaux – ABRIWG

Génomique comparative et fonctionnelle de la résistance à la Sharka et des besoins en froid chez les arbres fruitiers à noyaux

Actuellement, les défis les plus critiques de la filière ‘fruits à noyaux’ sont le contrôle de la maladie de la sharka, les pertes de production liées à des besoins en froid non-assouvis dans un contexte de réchauffement climatique et enfin la combinaison de ces deux caractères avec une qualité nutritionnelle du fruit préservée. Dans le projet ABRIWG, nous combinons les techniques de séquençage « Next Gen » avec la variabilité de l’abricotier afin de répondre à ces attentes de la filière.

Enjeux et objectifs de ce projet

Ce projet vise à acquérir par séquençage à haut débit dit de « nouvelle génération » des données de génomique structurale et fonctionnelle et à retranscrire les résultats obtenus en outils moléculaire et matériel végétal directement utilisables pour la sélection de variétés améliorées d’arbres fruitiers à noyaux, notamment, dans un premier temps, pour la résistance à la sharka et l’adaptation au réchauffement climatique mais également pour leur valeur nutritionnelle.

1. Développer un jeu de marqueurs moléculaires à partir de régions du génome d’abricotier liées à la résistance à la sharka et les besoins en froid. 2. Génotyper et phénotyper pour ces caractères un groupe de 100 accessions d’abricotiers de la collection nationale, au niveau du génome complet. 3. Intégrer données phénotypiques et génomiques et identifier des associations significatives. 4. Mettre en évidence des haplotypes pour la Sélection Assistée par Marqueurs.

Nous avons accompli au terme de la première année le séquençage de 93 accessions. Ceci nous permet de générer la matrice de polymorphisme qui servira aux études d’association. Le phénotypage de l’entièreté de la collection pour les besoins en froid est en cours et les premières études d’association ont été réalisées sur le caractère « résistance à la sharka ».

Les différentes tâches prévues pour les premiers 6 mois ont été réalisées en temps. Les différents collaborateurs d’ABRIWG (sélectionneurs arbres fruitiers et forestiers, bioinformaticiens) ont tous intégré le projet et initié leurs activités comme prévu. Nous n’avons pas identifié de problème ou de retard majeur.

Toutes les séquences seront déposées dans la base de données GDR (Genome Database for Rosaceae), nous avons contacté les gestionnaires de cette base de données qui préparent actuellement le site pour un dépôt adéquat. Les données et résultats des études d’association seront présentés à partir de Janvier 2014, notamment dans le cadre de la conférence internationale PAG (Plant and Animal Genome, à San Diego) et au travers de un à deux manuscrits en préparation dès l’Eté 2013.

De part le Monde, une large part de la production fruitière provient d’exploitations agricoles de petite structure, voire de jardins ou de collecte dans les forêts. Néanmoins, cette production revêt une importance socio-économique non-négligeable, notamment dans les pays non-industrialisés. Les fruits représentent à la fois un complément substantiel de ressources mais également ont une valeur nutritionnelle et diététique importante. De plus, les plantations d’arbres fruitiers sont adaptées aux structures agricoles dites familiales, le matériel végétal peut être multiplié et maintenu dans des jardins mais également dans des zones urbaines ou rurales marginalisées. Les arbres fruitiers procurent une protection contre la sécheresse ou/et un substitut à la désertification. De plus, certaines espèces fruitières font partie de l’écosystème forestier (merisier) indispensable à la préservation des terres arables et à l’assimilation du carbone.
Comme pour la plupart des espèces fruitières, les programmes de sélection des arbres fruitiers à noyaux (abricotier, pêcher, prunier, cerisier, amandier) doivent à la fois assurer une production saine et constante tout en prenant en compte un environnement en évolution constante (maladies, ravageurs, méthodes culturales). Actuellement, les défis les plus critiques de la filière sont le contrôle de la maladie de la sharka (due à l’infection par le Plum pox virus ou PPV), les pertes de production liées à des besoins en froid non-assouvis dans un contexte de réchauffement climatique et enfin la combinaison de ces deux caractères avec une qualité nutritionnelle du fruit préservée. Malheureusement ces caractères agronomiques sont principalement quantitatifs et donc difficilement manipulables dans le cadre de l’amélioration variétale. Les outils de la génomique tels les gènes, les marqueurs moléculaires ouvrent de nouvelles perspectives pour les sélectionneurs, optimisant et accélérant la sélection d’idéo types, cumulant chacun de ces caractères. Cependant, avant de pouvoir capitaliser sur l’utilisation de ces ressources génomiques et de les transférer vers les programmes de sélection, il nous faut d’abord affiner la position des intervalles impliqués dans le contrôle de ces caractères agronomiques. Ceci requiert espace et temps, critères très limitants chez les plantes pérennes. En conséquence, des approches alternatives (étude d’association, recherche de gènes candidats) supplantent de plus en plus chez ces espèces pérennes les méthodes plus traditionnelles (populations F1 et F2 en ségrégation) avec la possibilité d’améliorer la résolution des régions d’intérêt et, de fait, l’information utilisable par les sélectionneurs.
Dans le projet ABRIWG, nous proposons de combiner les nouvelles techniques de séquençage « Next Gen » avec la variabilité génétique et phénotypique de l’espèce abricotier disponible dans les collections européennes et dans ses bassins d’origine et de diversification afin d’identifier et de développer des marqueurs moléculaires liés : A) à court terme, pour la durée du projet, aux gènes contrôlant la résistance au virus de la sharka et les besoins en froid ; B) à plus long terme, des gènes ayant un impact significatif sur la valeur nutritionnelle des fruits à noyaux. Pour ce faire, nous proposons de mettre en place une chaire d’excellence accueillant le scientifique mondialement renommé en génomique des arbres fruitiers, le Pr A.G. Abbott, et de l’entourer de partenaires avec des expertises complémentaires et/ou des ressources indispensables au bon déroulement de ce projet : Une unité de recherches spécialisée en bioinformatique (CBiB) pour optimiser l’analyse de données génomiques en grand volume ; l’institution en charge de la collection et de la sélection fruitière abricotier (INRA UGAFL) et le laboratoire de génétique et génomique forestière (BIOGECO, Cestas Pierroton) qui assureront le transfert optimal de ces données vers les espèces fruitières et autres espèces pérennes.

Coordinateur du projet

Monsieur Albert ABBOTT (INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE BORDEAUX) – aalbert@clemson.edu

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INRA-UMR BFP INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE BORDEAUX

Aide de l'ANR 750 000 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2011 - 24 Mois

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