Sélection génomique chez le pin maritime.

par Victor Papin

Projet de thèse en Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés

Sous la direction de Christophe Plomion et de Leopoldo Sanchez rodriguez.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences et Environnements , en partenariat avec BIOdiversité, Gènes & Communautés (laboratoire) et de XylomeS - Bois, génomes et sélection anthropique (equipe de recherche) depuis le 01-11-2020 .


  • Résumé

    Contexte L'amélioration génétique des espèces animales et végétales fait actuellement face à un nouveau paradigme avec l'avènement de technologies de caractérisation de leur génome. Ainsi, la sélection génomique permet d'estimer la valeur génétique des individus à partir d'un grand nombre de marqueurs moléculaires et d'un modèle de prédiction calibré sur une population de taille limitée. La sélection génomique a profondément modifié les schémas de sélection chez les animaux (bovins en particulier) et commence aujourd'hui à être introduite dans les schémas de sélection de certaines plantes (blé, colza…). L'introduction de l'information génomique est également envisagée dans les programmes de sélection génétique des arbres forestiers où elle pourrait permettre de réduire la durée des cycles de sélection et de faciliter l'introduction de critères difficiles à phénotyper (caractères liés, par exemple, à la qualité du bois ou aux contraintes biotiques et abiotiques). Un programme d'amélioration a été initié dans les soixante chez le pin maritime. Il est aujourd'hui géré par le groupe d'intérêt scientifique « Pin Maritime du Futur ». C'est un des programmes d'amélioration forestier les plus avancés au niveau international avec 3 générations successives et plus de 500 000 arbres phénotypés. Les marqueurs moléculaires sont intégrés progressivement dans les stratégies de sélection, en particulier pour vérifier et compléter les pedigrees afin d'augmenter la précision des BLUP [Vidal, et al. (1), (2)]. Deux études de sélection génomique ont été menées par l'UMR BIOGECO [Bartholome, et al. (3), Isik, et al. (4)] chez le pin maritime. Elles mettent en évidence la difficulté à capter la variabilité intra-famille (ségrégation Mendélienne) dans les schémas actuels. Un schéma adapté pour rendre plus accessible la ségrégation Mendélienne est pourtant un préalable indispensable pour implémenter efficacement la sélection génomique chez les conifères, et ainsi favoriser une gestion de la diversité génétique sur le long-terme. Objectif de la thèse L'objectif de cette thèse est de définir les conditions de mise en œuvre de la sélection génomique chez le pin maritime (nombre et distribution des marqueurs, structure de la population d'entrainement / de validation, définition d'un schéma de recombinaison et de sélection intégrant la prédiction génomique). Un premier jeu de données sera disponible en début de thèse (projet européen B4EST : http://b4est.eu/). Il s'agit d'une population d'environ 750 individus génotypés avec une puce 12500 SNPs (puce multi-espèces en cours de développement) et phénotypés pour les critères de sélection actuels (croissance, rectitude du tronc, branchaison). Ce jeu de données permettra de compléter et perfectionner les modèles de prédiction génomique existants [Bartholome, et al. (3), Isik, et al. (4)]. Un second jeu de données (environ 1500 individus) sera disponible en fin de première année. Il s'agira d'une population d'environ 1500 individus échantillonnés en choisissant, un nombre limité de familles avec environ 50 individus par famille afin d'essayer de capter et prédire la ségrégation Mendélienne. Le doctorant participera à l'échantillonnage sur le terrain, aux campagnes de mesures et à l'extraction ADN. Des phénotypes complémentaires sont déjà disponibles sur une partie de cette population (profil de densité du bois notamment) permettant d'intégrer de nouveaux phénotypes dans les modèles de prédiction. L'ensemble de ces données de phénotypage / génotypage permettront d'évaluer et comparer différents modèles de prédiction afin d'en préciser les paramètres clés dans le cadre des populations d'amélioration du pin maritime (nombre de marqueurs, nature des phénotypes, choix de la population d'entrainement…). L'objectif final est de définir les conditions dans lesquelles la ségrégation Mendélienne peut être utilisée de façon optimale afin de proposer un schéma de sélection intégrant une approche de type « sélection génomique ».

  • Titre traduit

    Genomic selection in maritime pine.


  • Résumé

    Contexte L'amélioration génétique des espèces animales et végétales fait actuellement face à un nouveau paradigme avec l'avènement de technologies de caractérisation de leur génome. Ainsi, la sélection génomique permet d'estimer la valeur génétique des individus à partir d'un grand nombre de marqueurs moléculaires et d'un modèle de prédiction calibré sur une population de taille limitée. La sélection génomique a profondément modifié les schémas de sélection chez les animaux (bovins en particulier) et commence aujourd'hui à être introduite dans les schémas de sélection de certaines plantes (blé, colza…). L'introduction de l'information génomique est également envisagée dans les programmes de sélection génétique des arbres forestiers où elle pourrait permettre de réduire la durée des cycles de sélection et de faciliter l'introduction de critères difficiles à phénotyper (caractères liés, par exemple, à la qualité du bois ou aux contraintes biotiques et abiotiques). Un programme d'amélioration a été initié dans les soixante chez le pin maritime. Il est aujourd'hui géré par le groupe d'intérêt scientifique « Pin Maritime du Futur ». C'est un des programmes d'amélioration forestier les plus avancés au niveau international avec 3 générations successives et plus de 500 000 arbres phénotypés. Les marqueurs moléculaires sont intégrés progressivement dans les stratégies de sélection, en particulier pour vérifier et compléter les pedigrees afin d'augmenter la précision des BLUP [Vidal, et al. (1), (2)]. Deux études de sélection génomique ont été menées par l'UMR BIOGECO [Bartholome, et al. (3), Isik, et al. (4)] chez le pin maritime. Elles mettent en évidence la difficulté à capter la variabilité intra-famille (ségrégation Mendélienne) dans les schémas actuels. Un schéma adapté pour rendre plus accessible la ségrégation Mendélienne est pourtant un préalable indispensable pour implémenter efficacement la sélection génomique chez les conifères, et ainsi favoriser une gestion de la diversité génétique sur le long-terme. Objectif de la thèse L'objectif de cette thèse est de définir les conditions de mise en œuvre de la sélection génomique chez le pin maritime (nombre et distribution des marqueurs, structure de la population d'entrainement / de validation, définition d'un schéma de recombinaison et de sélection intégrant la prédiction génomique). Un premier jeu de données sera disponible en début de thèse (projet européen B4EST : http://b4est.eu/). Il s'agit d'une population d'environ 750 individus génotypés avec une puce 12500 SNPs (puce multi-espèces en cours de développement) et phénotypés pour les critères de sélection actuels (croissance, rectitude du tronc, branchaison). Ce jeu de données permettra de compléter et perfectionner les modèles de prédiction génomique existants [Bartholome, et al. (3), Isik, et al. (4)]. Un second jeu de données (environ 1500 individus) sera disponible en fin de première année. Il s'agira d'une population d'environ 1500 individus échantillonnés en choisissant, un nombre limité de familles avec environ 50 individus par famille afin d'essayer de capter et prédire la ségrégation Mendélienne. Le doctorant participera à l'échantillonnage sur le terrain, aux campagnes de mesures et à l'extraction ADN. Des phénotypes complémentaires sont déjà disponibles sur une partie de cette population (profil de densité du bois notamment) permettant d'intégrer de nouveaux phénotypes dans les modèles de prédiction. L'ensemble de ces données de phénotypage / génotypage permettront d'évaluer et comparer différents modèles de prédiction afin d'en préciser les paramètres clés dans le cadre des populations d'amélioration du pin maritime (nombre de marqueurs, nature des phénotypes, choix de la population d'entrainement…). L'objectif final est de définir les conditions dans lesquelles la ségrégation Mendélienne peut être utilisée de façon optimale afin de proposer un schéma de sélection intégrant une approche de type « sélection génomique ».