Déterminisme génétique des réponses au déficit hydrique de la transpiration et de la croissance, induites par le porte-greffe, chez la vigne : approche intégrée de génétique quantitative et d'écophysiologie

Genetic determinism of transpiration and growth responses to water deficit induced by grapewine rootstock : integrated analysis with ecophysiology and quantitative genetics

• Auteur / Autrice : Elisa Marguerit
• Direction : Cornelis Van Leeuwen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Biologie végétale
• Date : Soutenance le 10/12/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Erwin Dreyer, Jean-Marc Gion, Nathalie Ollat, Thierry Simonneau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles-Eric Durel, François Tardieu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Croissance

Résistance à la sécheresse

Vigne

Plantes -- Effets de la sécheresse

Greffe (botanique)

Mots clés libres

Porte-greffe

Transpiration

Croissance

Vigueur conférée

Qtl

Courbe de réponse

Analyse pluri-environnementale

Vitis

Vigne

Rootstock

Transpiration

Growth

Confered vigour

Qtl

Response curve

Functional mapping

Multi-environment analysis

Vitis

Grapevine

Résumé

Dans le contexte de raréfaction de la ressource en eau, il est nécessaire de prendre en compte le caractère de tolérance à la sécheresse dans les programmes d’amélioration variétale, en particulier pour les porte-greffes de vigne. L’objectif de cette thèse est d’analyser, à l’échelle de la plante entière, le déterminisme génétique des effets du porte-greffe sur les réponses de la tranpiration et de la croissance, au niveau de la partie aérienne, en conditions de déficit hydrique édaphique. L’étude de ces caractères complexes, soumis à une forte interaction génotype × environnement, a été conduite à partir d’une approche de génétique quantitative où ces interactions ont été intégrées par deux approches : l’utilisation des paramètres de courbes de réponses comme caractère quantitatif et la mise en oeuvre d’une analyse QTL pluriannuelle. Une population de type F1, issu du croisement Vitis vinifera Cabernet Sauvignon × Vitis riparia Gloire de Montpellier, constituée de 138 individus, a été cartographiée génétiquement avec des marqueurs microsatellites. Cette descendance a été ensuite phénotypée en position de porte-greffe, avec un greffon unique. A partir de cet outil, des QTL ont été recherchés et identifiés pour la transpiration, l’efficience d’utilisation de l’eau et la plasticité de la transpiration induite par le porte-greffe, ainsi que pour plusieurs paramètres de la croissance et de l’allocation de la biomasse au sein de la plante entière. La plasticité de la transpiration réponse à l’état hydrique du substrat est déterminée génétiquement par des régions distinctes des autres caractères descriptifs de la consommation en eau. La colocalisation de gènes candidats dans les intervalles de confiance des QTL, impliqués dans la signalisation chimique (ABA) ou hydraulique (aquaporines) permet de formuler des hypothèses sur la signalisation porte-greffe/ greffon en condition de déficit hydrique. Des régions spécifiques du génome paraissent contrôler la croissance et la vigueur conférée par le porte-greffe en conditions de déficit hydrique. Ces régions sont également indépendantes de celles contrôlant la transpiration ou l’efficience d’utilisation de l’eau. Ce résultat permet d’envisager un travail de sélection pour ces deux catégories de caractères de manière indépendante

In the water scarcity context with the global climate change, drought tolerance must be taken into account in crop genetic improvement program, particularly for grapevine rootstocks. The objective of this thesis was to analyse at the whole plant level, the genetic determinism of rootstock effect on the transpiration and growth of the scion, under edaphic water deficit conditions. The study of these complex traits, submitted to a strong genotype × environment interaction, was performed with a quantitative genetic approach. Genotype × environment interactions were integrated with two methods: first, using response curve to an environmental variable for detecting QTL, and secondly, to combine data in a multi-environment QTL analysis. The pedigree population consisted of 138 F1 individuals derived from the interspecific cross of Vitis vinifera Cabernet Sauvignon × Vitis riparia Gloire de Montpellier. This family was mapped with single sequence repeats (SSR) markers. This population was assessed as rootstock, so every genotype was grafted with the same scion. Then, QTL were detected for transpiration, water use efficiency and transpiration plasticity induced by rootstock, and for growth and biomass allocation inside the whole plant. Transpiration plasticity was represented as a function of substrate water status and was genetically determined with distinct genome regions from the other traits related to water consumption. Candidate genes involved in hormonal (ABA) or hydraulic (aquaporins) signaling between rootstock and scion, under water deficit conditions, were localized in the QTL confidence interval. Some specific genome regions were involved in growth and confered vigour genetic determinism under water deficit conditions. These regions were also different from those identified for transpiration or water use efficiency. This result allows a further selection process for these two traits groups independently.