Elargissement de la base génétique de l'arachide cultivée (Arachis hypogaea) : applications pour la construction de populations, l'identification de QTL, et l'amélioration de l'espèce cultivée

Broadening the gene pool of cultivated peanut (Arachis hypogaea) : application for population development, QTLs mapping and breeding

• Auteur / Autrice : Daniel Fonceka
• Direction : Brigitte Courtois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 10/12/2010
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DAP - Développement et Amélioration des Plantes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brigitte Courtois, André Charrier, Gilles Charmet, Jean-François Rami
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Grivet, Frédéric Hospital

Mots clés

Mots clés libres

Arachis hypogaea

Cartographie de QTL

Domestication

Ressources génétiques sauvages

Polyploïde

Amélioration

Arachis hypogaea

QTL mapping

Domestication

Wild relatives

Polyploid

Breeding

Résumé

L'arachide (Arachis hypogaea L.) est une plante allotétraploïde (2n = 4x = 40) issue d'un événement récent d'hybridation entre deux espèces sauvages suivi d'un doublement spontané des chromosomes. La variabilité génétique existant dans le compartiment cultivé est faible. Les espèces diploïdes sauvages apparentées à l'arachide cultivée représentent un important réservoir d'allèles nouveaux utilisables pour élargir le pool génique du cultigène. L'objectif général de cette thèse est d'augmenter les marges de progression en amélioration de l'arachide par recours aux ressources génétiques sauvages. Nous avons développé une population BC1F1 à partir du croisement entre Fleur11 et un amphidiploïde synthétique (A. ipaensis x A. duranensis)x4 qui associe les génomes des plus probables progéniteurs sauvages de l'espèce cultivée. Nous avons d'abord construit une carte génétique comprenant 298 loci positionnés sur 21 groupes de liaison avec une taille totale de 1843.7 cM. Nous avons ensuite conduit une analyse AB-QTL pour plusieurs caractères impliqués dans la productivité, l'adaptation et la domestication de l'arachide. Au total, nous avons cartographié 95 QTL. Pour plusieurs QTL, les effets positifs sont associés aux allèles provenant des espèces sauvages. Nous avons aussi identifié trois régions du génome qui portent des empreintes de la domestication. Nous avons enfin développé une population de 122 lignées d'introgression à l'aide d'une stratégie de sélection assistée par marqueurs. L'ensemble des groupes de liaison sont couverts avec des frag ments chevauchants, issus des donneurs sauvages, d'une taille moyenne de 39.2 cM et chaque lignée comprend en moyenne 1.2 fragments. Nous avons par ailleurs discuté l'utilisation de cette collection de lignées d'introgression pour des applications de sélection et de recherche. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour l'amélioration de l'arachide par croisement avec les espèces sauvages apparentées.

Peanut (Arachis hypogaea L.) is considered to be an allotetraploid (2n = 4x = 40) originated from a single hybridization event between two wild diploids followed by spontaneous chromosomes duplication. Cultivated peanut harbours a limited genetic diversity. Peanut wild relatives represent an important source of novel alleles that could be used to broaden the gene pool of the cultigen. The general objective of this work is to enhance the rate of progress in peanut breeding using wild species resources.We developed a BC1F1 population from the cross between Fleur11 and a synthetic amphidiploid (A. ipaensis x A. duranensis)x4 that combines the genomes of the most probable wild progenitors of the cultigen. We first developed a SSR based genetic map of 298 loci on 21 linkage groups, spanning a total map distance of 1843.7 cM. We then conducted a detailed AB-QTL analysis for several traits involved in peanut productivity and adaptation as well as in the domestication syndrome. We mapped a total of 95 QTLs. About half of the QTL positive effects were associated with alleles of the wild parents and several QTLs involved in yield components were specific to the water-limited treatment. We identified three genomic regions which bear footprints of domestication. We finally developed, through a marker assisted backcross strategy, an exotic introgression library of 122 lines. This population, which has in average 1.2 fragments per line, allows covering all linkage groups with overlappi ng wild donor fragments of in average 39.2 cM length. The utilization of the exotic introgression lines library for breeding and research is discussed. Our findings open new avenues for peanut improvement using wild relatives.