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La détection des variants alléliques comme voie d'amélioration génétique des plantes fourragères : exemple de la luzerne

L’amélioration génétique de la luzerne (Medicago sativa), une légumineuse fourragère autotétraploïde, pourrait bénéficier de l’allele mining. Cette méthode consiste à rechercher, dans la diversité naturelle, des allèles ayant potentiellement un effet sur le phénotype. Pour évaluer l’intérêt de cette stratégie qui exploite la diversité naturelle, cinq gènes impliqués dans des caractères sélectionnés ont été retenus : CAD1 et CCoaOMT (digestibilité), CONSTANS-like (rendement fourrager), NHX1 (tolérance à la salinité) et WXP1 (tolérance à la sécheresse). La diversité de ces gènes a été étudiée en séquençant 387 génotypes cultivés et 20 génotypes sauvages. L’analyse des données confirme la présence d’un goulot d’étranglement durant la domestication et la sélection de la luzerne. CONSTANS-like et WXP1 révèlent de nombreux variants alors que CAD1, CCoaOMT et NHX1 sont très peu variables. Des variants ayant un effet potentiel sur le phénotype ont été identifiés dans les zones de la séquence protéique qui sont conservées au sein des Faboideae. L’impact sur le phénotype de deux variants du gène CONSTANS-like a été étudié : Constans-634, à l’origine d’un codon stop prématuré et Constans-4111, situé dans une région conservée du gène. Pour cela des croisements ont été réalisés afin d’obtenir une descendance avec toutes les doses possibles (AAAA, AAAB, AABB, ABBB and BBBB) pour chaque mutation étudiée. Des marqueurs KASPar ont été développés afin de déterminer les doses de mutations chez les descendants. Aucun génotype homozygote muté pour Constans-634 n’a été détecté parmi les 1505 descendants. Ce variant a induit une floraison plus précoce de trois jours pour les génotypes portant trois doses d’allèle muté. Le variant Constans-4111 a induit un effet additif sur la hauteur de tige. Les génotypes homozygotes de type sauvage étaient en moyenne 11,8 cm plus petits que les génotypes homozygotes portant trois ou quatre doses du variant. L’intégration de la stratégie allele mining dans les schémas de sélection des espèces végétales autotétraploïdes hétérozygotes a été discutée.

Mots-clés libres : Allele mining, diversité, gènes candidats, lignine, mutation, qualité, rendement, tolérance aux stress abiotiques..

Rameau (langage normalisé) :
• Luzerne
  
• Sélection végétale
  
• Mutation chez les plantes
  
• Variabilité‎--Aspect moléculaire
  
• Marqueurs génétiques