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Du phénotype au génotype Interprétation des interactions QTL x Environnement en termes d’adaptation. Lacaze Xavier. X 1. X 2. Caractère quantitatif et Normes de réaction. Rendement. Génotype 3. Génotype 2. Génotype 1. Environnements. Env3. Env4. Env1. Env2. E j. G i. GE ij. e ijk. - PowerPoint PPT Presentation
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Du phénotype au génotypeInterprétation des interactions QTL x
Environnement en termes d’adaptation
Lacaze Xavier
Environnements
Rendement
Env1 Env2 Env3 Env4
Génotype 1
Génotype 2
Génotype 3
Caractère quantitatif et Normes de réaction
X1
X2
Yijk= µ + Gi
Effet du génotype i
+ Ej
Effet de l’environnement j
+ GEij
Effet d’interaction G x E
+ eijk
Résiduelle
Décomposition de la variation phénotypique
Déterminisme génétique des interactions G x ELes interactions QTL x E
QTL1 QTL2
Effetadd
Effet add
Fortes températures
Facteur climatiqueEx : déficit hydrique
Allèle 1
Allèle 1
Allèle 2
Allèle 2
Env1 Env2 Env1 Env2Déf. Hyd.
fortes temp.
Intérêt d’un point de vue génétique et amélioration des plantes
Possibilité de préconisation de génotypes adaptés à certaines conditions bioclimatiques
Sélection Assistée par Marqueurs basée sur des critères bioclimatiques
Etudes fréquencielles des conditions environnementales de bassins de production
Risques deTempératureséchaudantes
70-100%40-700-40
Chr 1QTL détecté Env 1
QTL détecté Env 2
QTL détecté Env 3
Année 1 Année 3Année 2
Stress hydrique fortAu cours du remplissage du grain
Stress hydrique faibleà floraison
Analyse des interactions QTLxE en termes d’adaptation
Chr 1
Année 1 Année 3
QTL d’adaptation au stress hydrique de fin de cycle
Rég. Fact.
Stress hydrique fortAu cours du remplissage du grain
Analyse des interactions QTLxE en termes d’adaptation
De l’intérêt de l’usage commun de la génétique et de la caractérisation
agronomique:
Exemple du déterminisme génétique et environnemental de la teneur en
protéines du blé dur
Suivi de populations de cartographiede blé dur
1 demi diallèle(4 parents -> 6 croisements)(6 x 48 RILs)
Un réseau multilocal18 environnements Deux sites : Auzeville - Mauguio (2003-2007)
Phénotypage (NIRS) pour la teneur en protéines
RIL Néodur Lloyd Ixos
Néodur
Lloyd 48
Ixos 48 48
Primadur 48 48 48
Génotypage pour 82 microsatellites
Xgpw22760.0
Xgpw325637.6
Xgpw416690.1
Xgpw3094154.7
Xgwm99190.6
Xgpw3142219.0
1A
Xgwm110.0Xgwm4131.0Xgwm2731.5
Xgpw207153.0Xgwm12456.0Xgpw757771.7
Xgpw7443119.1
1B
Xgwm2100.0
Xgpw710151.0
Xgpw212766.0
Xgwm37289.0Xgpw2225105.7Xgpw3264107.5
Xgwm312127.7Xgpw2281141.7
Xgwm265177.0
2A
Xgwm1480.0Xgpw110914.1Xgpw311715.6Xgwm12030.0Xgpw410344.7
Xgpw404360.4
2B
Xgwm50.0Xgpw22666.3
3A
Xgwm3890.0
Xgwm49353.0Xgpw110856.2Xgpw714859.0Xgwm28560.7Xgpw407863.5Xgpw403463.9
Xgpw3085141.7
Xgwm299159.0
3B
Xgpw22390.0
Xgpw230218.3Xgpw404021.4
Xgpw227943.0
Xgpw2331102.9
Xcfd31185.0
4A
Xgpw40820.0Xgpw301712.1
Xgwm25131.8
4B
Xgwm3040.0
Xgpw400418.5
Xgpw231148.0
Xcfa214187.0Xgpw2273104.8Xgpw2172105.4
Xcfd17327.0
5A
Xgwm4080.0Xgpw31838.7
5B
Xgpw22950.0Xgpw308713.0
Xgpw310165.3Xgpw414566.4Xgpw222268.8Xgpw302969.9Xgpw311381.5
Xgpw5210131.0
6A
Xgpw40950.0Xgwm5084.3
Xgwm19332.5
Xgwm62651.3
Xgwm21971.3
Xgpw726297.3
Xgwm088117.3
6B
Xgpw30840.0
Xgpw211945.0
Xgwm23463.3Xgpw210369.3
7A
Xgwm460.0
Xgwm146132.0Xgwm611135.0Xpsy1141.0Xgpw1045142.5
Xgwm344172.0
7B
Caractérisation environnementale
Le temps de la plante - un temps thermique
Découpage du cycle des plantes en intervalles successifs de 100°Degrés Jrs
Calcul pour les jours correspondant de moyennes de données climatiques par environnement
Levée Epi 1 cm DF Ep Flo Maturité
Montaison Formation et maturation du grain
Teneur en protéines Accumulation remobilisation/assimilation
1700
Levée Tallage
1000 1300 28000
N accumulédans la plante(en % du maxi)
°CJ
100
50
100°CJ
Découpage du cycle en intervalles phénologiques successifs
Moyennés sur l’ensemble de la population
Calcul moyennes climatiques pour chacun des 28 intervalles
ETP, Températures diurnes et nocturnes, PrécipitationsCOV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Maug103 8.8 7.2 5.9 8.7 6.8 8.8 9.9 11.4 12.5 13.7 11.1 12.2 12.2 14.9 14.3 14.1 16.7 17.6 14.4 17.5 16.7 14.6 16.4 17.3 17.1 16.7 17.3 17.4Maug104 6.0 4.4 3.3 7.3 5.7 9.2 7.2 9.0 10.2 9.2 9.3 11.5 11.0 11.9 14.0 13.4 13.8 15.4 13.4 15.7 16.5 14.7 15.0 14.8 13.7 16.9 15.2 14.9Maug203 8.8 7.2 5.9 8.7 6.8 8.8 9.9 11.4 12.5 13.7 11.1 12.2 12.2 14.9 14.3 14.1 16.7 17.6 14.4 17.5 16.7 14.6 16.4 17.3 17.1 16.7 17.3 17.4Maug204 6.0 4.4 3.3 7.3 5.7 9.2 7.2 9.0 10.2 9.2 9.3 11.5 11.0 11.9 14.0 13.4 13.8 15.4 13.4 15.7 16.5 14.7 15.0 14.8 13.7 16.9 15.2 14.9
auz03 10.4 7.8 2.0 3.7 3.6 7.6 5.2 5.3 8.8 6.7 7.4 9.4 9.5 10.2 10.8 8.8 10.6 10.2 12.4 13.9 13.6 15.1 14.4 14.4 14.3 15.0 15.2 12.9auz104 12.7 6.9 6.2 3.6 6.9 4.7 3.3 2.1 7.8 5.4 6.6 7.2 9.0 8.0 8.4 11.1 9.9 10.8 12.4 12.3 13.2 13.5 14.9 16.1 13.0 13.3 12.2 14.7auz204 12.7 6.9 6.2 3.6 6.9 4.7 3.3 2.1 7.8 5.4 6.6 7.2 9.0 8.0 8.4 11.1 9.9 10.8 12.4 12.3 13.2 13.5 14.9 16.1 13.0 13.3 12.2 14.7
Maug105 6.0 4.9 4.6 5.3 3.0 0.4 4.5 9.5 9.3 8.8 8.2 9.5 11.4 11.3 11.9 10.9 10.9 13.1 14.8 12.9 13.6 16.3 16.3 16.4 17.1 16.3 15.1 16.5Maug205 6.0 4.9 4.6 5.3 3.0 0.4 4.5 9.5 9.3 8.8 8.2 9.5 11.4 11.3 11.9 10.9 10.9 13.1 14.8 12.9 13.6 16.3 16.3 16.4 17.1 16.3 15.1 16.5auz105 5.3 4.0 3.2 3.1 0.4 9.1 7.8 7.1 6.6 9.5 11.6 9.6 10.4 9.8 12.8 11.7 11.4 12.9 13.1 16.8 14.0 15.5 12.9 13.2 13.2 14.5 14.1 16.1auz205 5.3 4.0 3.2 3.1 0.4 9.1 7.8 7.1 6.6 9.5 11.6 9.6 10.4 9.8 12.8 11.7 11.4 12.9 13.1 16.8 14.0 15.5 12.9 13.2 13.2 14.5 14.1 16.1Auz106 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6Auz106 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6Auz206 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6Auz206 3.5 1.5 5.0 1.8 3.7 5.3 9.5 8.8 6.6 8.0 10.4 8.5 10.7 10.9 12.6 9.7 10.3 10.3 13.2 14.8 13.6 14.5 14.5 15.3 13.4 15.8 14.0 16.6
Maug106 2.6 4.0 3.9 5.1 9.1 9.5 8.8 8.5 10.2 12.1 9.5 11.0 11.2 13.4 13.0 12.0 13.0 11.3 12.7 15.2 16.9 16.4 17.3 16.7 16.6 17.0 17.3 17.4Maug106 2.6 4.0 3.9 5.1 9.1 9.5 8.8 8.5 10.2 12.1 9.5 11.0 11.2 13.4 13.0 12.0 13.0 11.3 12.7 15.2 16.9 16.4 17.3 16.7 16.6 17.0 17.3 17.4Maug107 19.8 10.1 3.6 3.4 7.9 8.5 1.9 7.2 7.1 10.0 7.1 6.9 6.6 8.2 11.3 11.7 11.1 11.1 13.0 13.3 13.8 13.2 12.0 13.0 14.0 14.6 15.7 15.2Maug207 19.8 10.1 3.6 3.4 7.9 8.5 1.9 7.2 7.1 10.0 7.1 6.9 6.6 8.2 11.3 11.7 11.1 11.1 13.0 13.3 13.8 13.2 12.0 13.0 14.0 14.6 15.7 15.2
génotype Phénotype
Covariables environnementales
12
…
288
Env1 Env2 Env18
QTLEffet add
Facteur env
Allèle 1
Allèle 2
Fact env
Rég. Fact
12…
28
Traitement statistique des données
Mise en regard de l’information génétique, phénotypique et
environnementale via la régression factorielle
Yijk= µ + Gi + Ej + GEij + eijk
ρxi+Gi* ρj xi+GEij*kzj xi+ ρj xi*+ GEij*
xi = allèle au marqueur considérézj = covariable environnementale
Traitement statistique des données
Régression factorielle
Modèle mixte
effets aléatoires croisement ; interaction croisement x env
effets fixescov_env; QTL; interaction QTL x cov_env
Chaque marqueur et covariable environnementale analysés indépendamment
Résultats (1)
Xgpw2281 (2A)
Xgpw2225 (2A)
0
2
4
6
8
10
12
14
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28phenological
interval
-lo
g(p
valu
e)
PET
P
DT
NT
1 cm ear emergence
ADT9
booting soft dough
0
2
4
6
8
10
12
14
1 6 11 16 21 26phenological
interval
-lo
g(p
valu
e) PET
P
DT
NT
DT9 NT14 NT24B
1 cm ear emergence booting soft dough
0
2
4
6
8
10
12
14
1 6 11 16 21 26phenological
interval
-lo
g(p
valu
e) PET
P
DT
NT
DT9 NT14 NT24B
1 cm ear emergence booting soft dough
Les effets alléliques
marqueur Xgpw2281 (2A)
R2 = 0.519
R2 = 0.5571
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 17.0
DT9
Effe
t allé
lique Allele P
Allele NIL
R2 = 0.4668
R2 = 0.4682
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 17.0
NT14
Eff
et a
llél
iqu
e
Allele P
Allele NIL
R2 = 0.5887
R2 = 0.6247
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0
NT24
Eff
et a
llél
iqu
e
Allele P
Allele NIL
Intérêt d’un découpage phénologique précis du cycle de la plante
Identification de périodes clés de l’élaboration de la teneur en protéines
Intensité des facteurs environnementaux affectant le caractère quantitatif
Levée Epi 1 cm DF Ep Flo Maturité
Montaison Formation et maturation du grain
1700
Levée Tallage
1000 1300 28000
N accumulédans la plante(en % du maxi)
°CJ
100
50
NT14 NT24
DT9