Sélection d’un Triticale à faible teneur en mycotoxines

Breeding of a low mycotoxin Triticale

• Auteur / Autrice : Marine Ollier
• Direction : Jean-Louis Hilbert, Hermann Buerstmayr
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des fonctions biologiques
• Date : Soutenance le 07/02/2020
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021) en cotutelle avec Universität für Bodenkultur (Vienne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Viollette

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amélioration génétique

Céréales

Plantes -- Nanisme

Locus à caractère quantitatif

Mycotoxines

Fusarioses

Résistance aux maladies

Variétés

Triticale

Mots clés libres

Sélection variétale

Résumé

La fusariose de l'épi (FHB) est une maladie des céréales d'importance majeure susceptible de générer des pertes de rendement et de contaminer les récoltes avec des mycotoxines. Notre projet vise à caractériser la résistance génétique à la fusariose chez le triticale et plus particulièrement à évaluer l’impact de l’introgression de facteurs de résistance du blé panifiable chez le triticale. En complément, une nouvelle approche de quantification des symptômes de la fusariose sur grains a été développée. Cette approche est basée sur une évaluation digitale de la surface de grain blanchie (ou WKS pour Whitened Kernel Surface). Une lignée hautement résistante à la fusariose, issue d’un croisement triticale × blé, a été croisée avec plusieurs cultivars de triticales modernes pour générer trois populations distinctes. Ces populations ont été génotypées par marqueurs microsatellites (SSR) ainsi qu’à l’aide de marqueurs obtenus par séquençage (GBS). Le phénotype pour la résistance à la fusariose a été obtenu au champ lors de multiples essais en conditions répliquées et sous inoculation artificielle. La sévérité de la fusariose a été évaluée par une notation visuelle des épis au champ et par une évaluation digitale de la WKS des grains après la récolte. En complément de ce travail de sélection variétale, l'applicabilité de WKS a été évaluée sur deux lots d'échantillons de blé tendre et un lot de triticale pour 265 échantillons au total. Les coefficients de Pearson entre l’évaluation visuelle des symptômes sur grains (ou FDK pour Fusarium Damaged Kernels) et la WKS vont de r = 0,77 à r = 0,81 et de r = 0,61 à r = 0,86 pour ceux entre la teneur en déoxynivalénol (DON) et la WKS. A la fois rapide et peu coûteuse, cette nouvelle méthode de quantification des symptômes sur grains semble particulièrement indiquée pour la sélection variétale et l’analyse génétique de la résistance à la fusariose. Ces pratiques nécessitent en effet l’évaluation du niveau d’infection d’un grand nombre d’échantillons, et dans ce contexte, la WKS se présente comme une alternative efficace à la notation visuelle FDK. Quatre QTL ayant des effets majeurs sur la résistance à la fusariose ont été identifiés au sein de nos trois populations de triticale, sur les chromosomes 2B, 3B, 5R et 7A. Le QTL sur le chromosome 3B colocalise avec Fhb1 et celui sur le chromosome 5R avec le gène de nanisme Ddw1. Il s’agit de la première démonstration d’une introgression réussie de Fhb1 dans plusieurs fonds génétiques de triticale, ce qui constitue une avancée majeure dans l’amélioration de la résistance à la fusariose chez cette espèce.

Fusarium head blight (FHB) is a cereal disease of major importance responsible for yield losses and mycotoxin contaminations in grains. Here we characterized the resistance to FHB in triticale breeding material harboring resistance factors from bread wheat. Additionally, we introduce a new measurement approach to quantify FHB severity on grains based on the evaluation of the whitened kernel surface (WKS) using digital image analysis. A highly FHB resistant experimental line which derives from a triticale × wheat cross was crossed to several modern triticale cultivars to generate three triticale populations. These mapping populations were phenotyped for Fusarium head blight resistance in replicated field trials under artificial inoculation and were genotyped with genotyping-by-sequencing (GBS) and SSR markers. FHB severity was assessed in the field by visual scorings and on the harvested grain samples by a digital evaluation of the WKS. Aside from this breeding work, the applicability of WKS was assessed on two bread wheat and one triticale grain sample sets with 265 samples in total. Pearson correlation coefficients between Fusarium‐damaged kernels (FDK) and WKS range from r = 0.77 to r = 0.81 and from r = 0.61 to r = 0.86 for the correlation between deoxynivalenol (DON) content and WKS. As a low‐cost and fast approach, this method appears particularly attractive for breeding and genetic analysis of FHB resistance where typically large numbers of experimental lines need to be evaluated, and for which WKS is suggested as an alternative to visual FDK scorings. Four QTL with major effects on FHB resistance were identified in our three mapping populations. They map to chromosomes 2B, 3B, 5R and 7A. The QTL on 3B collocated with Fhb1 and the QTL on 5R with the dwarfing gene Ddw1. This is the first report demonstrating the successful introgression of Fhb1 into triticale which comprises a significant step forward for enhancing FHB resistance in this crop.