Genetic mechanisms underlying alternate cropping in apple (Malus x domestica) – AlternApp

Ces objectifs sont réalisés dans trois axes visant à étudier:
(1) le déterminisme génétique; Ce WP comprend le phénotypage, les analyses statistiques, la construction de la carte génétique et la détection QTL, le choix des gènes candidats
(2) les processus physiologiques associés aux gènes candidats, y compris les analyses histologiques, les analyses hormonales et hydrates de carbone, les analyses de microclimat et d'architecture
(3) les expressions génétiques, y compris les analyses transcriptomiques, la recherche de gènes candidats et les variations alléliques

Trois réunions annuelles ont eu lieu pour présenter nos résultats respectifs, adapter les protocoles, rencontrer des personnes non permanentes recrutées par chaque partenaire (doctorat en Allemagne et post-doc en France). Tous les partenaires se sont également réunis en juin 2017 lors du 1er symposium international de l'ISHS sur Fruit Set et Alternate Bearing à Palerme, en Italie, où une présentation du projet global a été réalisée par Pr J. Wunsche et des résultats plus spécifiques de H. Flachowski, B. Pallas et E. Costes (voir tableau).
Les résultats les plus significatifs sont (i) la construction de la carte génétique GD x R, avec une bonne qualité en ce qui concerne le nombre de marqueurs et la robustesse de leur ordre; (2) le protocole partagé pour le phénotypage; (3) le protocole partagé pour l'histologie avec le modèle d'analyse des données; (4) la définition des orthologues pour les gènes de floraison et la liste des 48 gènes post-positionnels et fonctionnels candidats, (4) l'analyse de la variation locale de l'IF liée à la variation des relations sources-puits entre les arbres, (5) le séquençage de 700 gènes candidats à la floraison dans 384 accessions de Malus.

Dans le WP1, nous finirons les analyses statistiques sur le comportement de la floraison dans la population de GD x R, en deux étapes: dans les derniers mois de 2017, nous analyserons les séquences; au printemps 2018, nous analyserons le nombre total de fleurs par arbre et effectuerons la détection QTL.
Dans le WP2, les expériences avec des traitements de défoliation et de dégivrage sont réalisées et analysées. Une première publication sera soumise dans l'année prochaine et comprendra des résultats sur les glucides non structuraux (NSC) et la photosynthèse. Des analyses sur le contenu de la gibbérelline sont en cours avec une répétition de la comparaison des arbres ON et OFF en 2017 et une extension de ces analyses aux pousses dans les différentes parties des arbres défoliés ou défigurés. Ces contenus seront analysés par rapport au taux d'induction floral observé dans les différentes parties des arbres.
Les feuilles et les pousses échantillonnées à l'été 2017 dans différentes conditions de lumière seront analysées pour leurs hydrates de carbone et leurs teneurs en azote. Une publication sera soumise début de 2018. Les données de glucides seront comparés à ceux acquis dans l'expérience de défoliation.
Dans le WP3, l'expression des gènes utilisant à la fois les technologies qPCR et Fluidigm est actuellement réalisée ainsi que l'exploration de la variation allélique des gènes de floraison choisis pour le séquençage d'enrichissement cible à l'INRA-Mtp. La capture ciblée est analysée pour l'ensemble des génotypes sélectionnés en France et sur les accès d'espèces sauvages au sein de Malus genius de la collection JKI.
Pour tous les WP, nous prévoyons d'analyser les données au cours de la dernière année du projet, en 2018. Nous prévoyons préparer des publications scientifiques et les soumettre à des revues ayant des facteurs d'impact élevés.
Une dernière réunion du consortium est prévue à JKI, Dresde (Allemagne) en mai 2018.

1. Guitton B., Kelner J.J., J.M. Celton, X. Sabau, J.P. Renou, Chagné D., Costes E. 2016. Analysis of transcripts differentially expressed between fruited and deflowered ‘Gala’ adult trees: a contribution to biennial bearing understanding in apple. BMC Plant Biology. 16:55; DOI: 10.1186/s12870-016-0739-y;
2. J-B Durand, A Allard, B Guitton, E van de Weg, M Bink, E Costes Predicting flowering behavior and exploring its genetic determinism in an apple multi-family population based on statistical indices and simplified phenotyping. Under revision at Frontiers in Plant Science.
Oral and posters presented during conferences:
1. Guitton, B. ,Kelner J.J., J.M. Celton, X. Sabau, J.P. Renou, Chagné D., Costes E. 2016. Transcriptomic comparison between fruited and deflowered trees: toward the understanding of biennial bearing understanding in apple.
Oral presentation at the RGC8 Conference, Angers 21-23 June, 2016.
2. B. Pallas, JJ Kelner, D. Chen, S. Martinez, E.Costes. 2017. Investigating the impact of source/sink manipulations on within tree variations of floral induction and fruit weight.
Oral presentation at the ISHS symposium on Flowering, Fruit Set and Alternate Bearing, Palermo June 19-23, 2017.
3. J-B Durand, A Allard, B Guitton, E van de Weg, M Bink, E Costes. 2017. Genetic determinism of flowering regularity over years in an apple multi-family population.
Oral presentation at the ISHS symposium on Flowering, Fruit Set and Alternate Bearing, Palermo June 19-23, 2017.
4. F. Belhassine, B. Pallas, D. Fumey, E. Costes. 2017. How to understand the alternate production in apple tree ? A modeling approach of carbon and hormones fluxes.
Poster presentation at the ISHS symposium on Flowering, Fruit Set and Alternate Bearing, Palermo June 19-23, 2017.