Thèse soutenue

Combinaison d’études de génétique d’association et de transcriptome pour améliorer le goût des hybrides de tomate

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Auteur / Autrice : Estelle Bineau
Direction : Mathilde Causse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Agronomie
Date : Soutenance le 11/04/2022
Etablissement(s) : Avignon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique et amélioration des fruits et légumes
Jury : Président / Présidente : Philippe Hugueney
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Renou, Nancy Terrier, Clémence Plissonneau
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Hugueney, Béatrice Denoyes-Rothan

Mots clés

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Résumé

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Depuis les années 90, les consommateurs se plaignent de la perte de saveur de la tomate. La saveur est déterminée par les sucres, les acides organiques et les composés organiques volatils (COV). Plus de 400 COV ont été identifiés dans la tomate dont une trentaine identifiés pour leur impact sur la saveur finale de la tomate. La saveur est un trait complexe à évaluer et malgré l'augmentation des connaissances sur les voies métaboliques menant aux COV et à leur architecture génétique, la plupart des travaux réalisés jusqu'à présent ont été effectués sur des lignées homozygotes. Pourtant, plus de 89% des variétés de tomates étaient commercialisées à l’état d’hybrides F1 (F1) en Europe en 2018. Notre objectif principal était donc de caractériser la diversité génétique pour la saveur en F1 afin de mettre en lumière les régions génomiques les plus pertinentes à utiliser par les sélectionneurs visant à améliorer la saveur des F1. Nous avons d'abord quantifié 46 COV dans une core-collection de tomates étudiée au niveau lignées et hybrides (obtenus en croisant la core-collection avec une lignée testeur à gros fruits). Nous avons réalisé des études de génétique d’association (GWAS) sur les deux panels séparément, ainsi qu'une troisième GWAS sur un panel test cross comprenant 44 lignées supplémentaires de tomates cerises élites croisées avec le même testeur. Moins de 10 % des associations se recoupaient entre les panels lignées et hybrides pour des COV similaires. Nous avons proposé sept régions chromosomiques avec des clusters d'associations F1 spécifiques ou communes entre panels et impliquées simultanément dans plusieurs COV clés. Bien que l'état hybride ne soit exploité que pour la stabilité de la production et la combinaison de gènes de résistance chez la tomate, la difficulté de redonner de la saveur aux variétés modernes peut provenir de modes d’hérédité insoupçonnés des COV. Nous avons donc étudié en seconde partie les modes d’hérédité des teneurs en 44 COV et 18 composés phénoliques et les profils transcriptomiques de fruits provenant d’un plan factoriel. Il comprenait six lignées parentales et 14 F1 issus de croisements intra- et interspécifiques dont cinq paires de F1 réciproques pour étudier l'impact du sens de croisement sur la teneur en métabolites. Nous avons intégré les données de métabolome et de transcriptome par une analyse de réseau de corrélations pour caractériser l'hérédité de gènes exprimés de manière différentielle et corrélés aux métabolites. Seules 10 % des teneurs en métabolites étaient impactées par le sens du croisement, mais plus de 60% des métabolites présentaient au moins un hybride dont la teneur surpassait ou était inférieure à la teneur de ses parents. En combinant nos résultats, nous suggérons des métabolites clés et leurs gènes candidats permettant une amélioration de la saveur en F1 en exploitant la non additivité des COV au travers de variétés hybrides.