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Analyse des déterminants génétiques contrôlant la production et la composition de la tige chez le sorgho (Sorghum bicolor [L.] Moench). Intégration des approches bi-et multi-parentales

Thera K.. 2017. Montpellier : Montpellier SupAgro, 245 p.. Thèse de doctorat -- Sciences agronomiques et écologie.

Le sorgho est une des espèces de céréales les plus importantes au niveau mondial en termes d'alimentation humaine et animale. En outre, de nouvelles voies de valorisations liées à son haut potentiel de production de biomasse émergent (énergie, biomatériaux) avec des possibilités d'applications aux niveaux des pays du Nord et du Sud. L'identification des facteurs génétiques contrôlant la variabilité de la production et de la qualité de la biomasse est un des vecteurs de développement de variétés adaptées aux différentes utilisations. Actuellement, seule une vision partielle de l'architecture génétique de la production et de la qualité de la biomasse est disponible, pénalisant l'efficacité des programmes de sélection. Les principales raisons qui peuvent être évoquées sont : l'utilisation quasi exclusive de populations à base génétique très étroite (population biparentales correspondant à des idéotypes peu divers) et un manque de compréhension des interactions existantes entre la qualité de la biomasse et la phénologie. Dans ce contexte, cette thèse s'est articulée autour de 3 objectifs : i) apporter une meilleure compréhension du déterminisme génétique de la durée du cycle " semis-floraison " et de la hauteur des plantes dans le contexte de variétés sensibles à la photopériode, lesquelles ont été relative ment peu travaillées jusqu'à présent, ii) analyser les interactions entre la qualité de la biomasse, la croissance en hauteur, la durée du cycle et la sensibilité au photopériodisme et iii) affiner notre compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la variation de la qualité de la biomasse. Pour mener à bien ces analyses, deux populations de cartographie biparentales, un panel de diversité correspondant aux 35 parents d'un schéma de croisement multiparental (Backcross Nested Association Mapping) ainsi que leurs descendances (29 populations totalisant environ 1200 BC1F4) ont été caractérisés en termes de croissance, de phénologie et de qualité de la biomasse. L'analyse du déterminisme génétique de la phénologie couplée à une approche de modélisation écophysiologique a permis la mise en évidence d'une région chromosomique contrôlant une large part de la variabilité de la photopériode critique . Le gène ELF3 pour lequel plusieurs évidences fonctionnelles ont été mises en évidence chez d'autres espèces, est un candidat potentiel pour expliquer cet effet. Outre une large convergence entre les zones détectées pour la phénologie au sein de cette thèse et les études précédentes, une forte instabilité des zones détectées en fonction des conditions environne mentales (dates de semis, année) a été mise en évidence. L'analyse des relations entre la qualité de la biomasse, la croissance en hauteur, la précocité et la sensibilité à la photopériode a mis en évidence des effets important du nanisme et de la date de semis sur la composition des tiges et des relations entre ses composantes. En outre, des différences de réactions à la variabilité des dates des semis ont été observées en fonction de la sensibilité à la photopériode des génotypes considérés. Enfin, la caractérisation de la composition biochimique des tiges (teneur en cellulose, en hémicellulose et en lignine des parois) au sein des 29 populations BC1F4, a mis en évidence de nombreuses zones chromosomiques pour lesquelles des gènes potentiellement causatifs ont été proposés. Ces analyses ont permis d'alimenter un répertoire de régions chromosomiques contrôlant les caractères cibles de la sélection. Les potentialités de ces résultats et des populations développées (bi - et multiparentales) dans le contexte de la sélection ainsi que de la validation des gènes sous-jacents à ces zones sont discutées. (Résumé d'auteur)

Mots-clés : croisement; phénologie; photopériodicité; date de semis; cycle de développement; croissance; floraison; hauteur; paramètre génétique; génétique des populations; composition chimique; tige; gène; locus des caractères quantitatifs; biomasse; qualité; fourrage; sorghum bicolor; france; mali; qtl

Thématique : Génétique et amélioration des plantes; Alimentation animale; Physiologie végétale : croissance et développement; Physiologie végétale : reproduction; Culture des plantes

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