Publications scientifiques – Génétique des oléoprotéagineuses

  • Identification rapide des allèles du gène de maturité E3 du soya à l'aide du génotypage par séquençage et d'une approche basée sur les haplotypes

    Dans l’est du Canada, la précocité est un caractère important pour le soya en raison de la courte période de végétation. L’objectif de ce travail était de développer des outils permettant aux sélectionneurs d’identifier rapidement les allèles présents dans leur germoplasme au locus de maturité E3 (GmPhyA3) récemment cloné. L’énorme débit de la technologie moderne de séquençage de l’ADN a permis l’utilisation d’approches de génotypage par séquençage (GBS) pour identifier et génotyper des milliers de polymorphismes de mononucléotidiques (SNP) sur l’ensemble du génome. Nous avons utilisé un protocole de GBS et une méthode d’appel de SNP optimisé pour le soya afin de caractériser 53 lignées quasi-isogéniques (NIL) contrastant pour les loci de maturité. Les résultats obtenus ont clairement montré la capacité du GBS à fournir une couverture SNP dense et des informations très précises sur la localisation et la taille des régions introgressées. Nous avons ensuite développé une méthode d’haplotypes  pour caractériser 91 accessions d’origine diverses (PI) ainsi qu’un ensemble de 305 lignées représentatives du germoplasme de l’Est du Canada pour leur statut allélique au niveau du gène GmPhyA3. Six haplotypes distincts dans et autour du locus E3 ont été observés. Des tests ultérieurs sur deux génotypes par haplotype (test PCR pour un allèle précédemment rapporté, séquençage du gène entier), et une validation sur un sous-ensemble de lignées, ont permis de déterminer que chacun d’entre eux correspondait à un allèle différent de ce gène. Nous avons constaté que l’allèle fonctionnel E3Ha et l’allèle de perte de fonction e3-tr étaient les deux plus répandus dans le germoplasme de l’est du Canada, tandis que l’allèle e3-fs a été trouvé à faible fréquence et que l’allèle e3-ns était absent. Ces résultats montrent que cette approche est une méthode puissante pour la caractérisation rapide des allèles, et son application à d’autres gènes de maturité sera utile à des fins de sélection.

    Lien: https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.3835/plantgenome2013.10.0034

  • Identification de loci régissant huit caractères agronomiques à l'aide d'une approche GBS-GWAS et validation par cartographie QTL chez le soya

    Le soya est une source importante d’huile comestible et de protéines pour la consommation humaine et l’alimentation animale. La compréhension de la base génétique des différentes caractéristiques du soya permettra d’améliorer les stratégies de sélection de cette culture. Une étude d’association à l’échelle du génome (GWAS) a été menée pour accélérer la sélection moléculaire en vue d’améliorer les caractéristiques agronomiques du soya. Une approche de génotypage par séquençage (GBS) a été utilisée pour fournir une couverture dense de marqueurs à l’échelle du génome (>47 000 SNP) pour un panel de 304 lignées de soya de courte saison. Un sous-ensemble de 139 lignées, représentatif de la diversité de ces lignées, a été caractérisé phénotypiquement pour huit caractères dans six environnements (3 sites × 2 ans). La couverture des marqueurs s’est avérée suffisante pour garantir des associations hautement significatives entre les gènes connus pour contrôler les caractères simples (couleur de la fleur, du hile et de la pubescence) et les SNP environnants. Entre un et huit loci quantitatifs associés à des caractères plus complexes (maturité, hauteur de la plante, poids de la graine, huile et protéines de la graine) ont également été identifiés. Il est important de noter que la plupart de ces loci GWAS étaient situés dans des régions génomiques identifiées par des loci de caractères quantitatifs (QTL) précédemment signalés pour ces caractères. Dans certains cas, les QTL signalés ont également été validés avec succès par une cartographie QTL supplémentaire dans une population biparentale. Cette étude démontre que l’intégration de la GBS et de la GWAS peut être utilisée comme une approche complémentaire puissante à la cartographie biparentale classique pour disséquer des caractères complexes chez le soya.

    Lien: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12249

  • Description complète de la variation nucléotidique et structurelle à l'échelle du génome chez le soya de saison courte

    Le séquençage de nouvelle génération (NGS) et les outils bioinformatiques ont grandement facilité la caractérisation de la variation nucléotidique ; néanmoins, une description exhaustive de la diversité des haplotypes SNP et de la variation structurelle reste difficile à obtenir dans la plupart des espèces. Dans cette étude, nous avons séquencé un ensemble représentatif de 102 variétés de soya  de saison courte et obtenu une couverture étendue de la diversité nucléotidique et de la variation structurelle (VS). Nous avons detecté près de 5 millions de variants (SNP, MNP et indels) et avons remarqué que le nombre d’haplotypes uniques avait atteint un plateau dans cet ensemble de germoplasmes (1,7 million de tag SNPs ). Cet ensemble de données s’est avéré très précis (98,6 %) sur la base d’une comparaison des génotypes détectés à des loci partagés avec une puce ADN disponible pour le soya.  Nous avons utilisé ce catalogue de SNP comme panel de référence pour imputer les génotypes manquants à des loci non génotypés dans des jeux de données dérivés d’outils de génotypage à plus faible densité (150 K SNP dérivés de GBS/530 échantillons). Après imputation, 96,4 % des génotypes manquants imputés de cette manière se sont révélés exacts. En utilisant une combinaison de trois approches bioinformatiques, nous avons découvert ~92 K SV (délétions, insertions, inversions, duplications, CNV et translocations) et estimé que plus de 90 % d’entre eux étaient exacts. Enfin, nous avons remarqué que la duplication de certaines régions génomiques expliquait une grande partie de l’hétérozygotie résiduelle détectée chez des lignées de soya par ailleurs très consanguines. C’est la première fois qu’une description complète de la diversité des haplotypes SNP et de la VS est réalisée dans un collection régionale d’une culture importante.

    Lien: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.12825

  • Identification de nouveaux loci associés aux caractéristiques de maturité et de rendement chez une collection de lignées de soya à maturité précoce

    Contexte
    Pour continuer à répondre à la demande croissante de soya dans le monde, il est essentiel d’identifier les gènes clés qui régulent la floraison et la maturité afin d’étendre les régions cultivées aux régions plus nordiques. Bien que quatre gènes de soja aient été utilisés avec succès dans les programmes de sélection de la maturité précoce, de nouveaux gènes régissant la maturité sont continuellement identifiés, ce qui suggère qu’il reste encore des loci non découverts régissant les caractères agronomiques d’intérêt. L’objectif de cette étude était d’identifier de nouveaux loci et gènes dans une collection diversifiée de lignées de soya hâtifs en utilisant des analyses d’association à l’échelle du génome (GWA) pour identifier les loci régissant les jours de maturité (DTM), la floraison (DTF) et le remplissage des gousses (DTPF), ainsi que le rendement et le poids de 100 graines dans des environnements canadiens. Pour ce faire, une collection de lignées variant significativement pour la maturité, mais classées comme variétés précoces, ont été utilisées. Les plantes ont été phénotypées pour les cinq caractères agronomiques pendant cinq années-sites et des approches GWA ont été utilisées pour identifier les loci et les gènes candidats affectant chaque caractère.

    Résultats
    Le génotypage effectué à l’aide de méthodes de génotypage par séquençage et de puces à ADN a permis d’identifier 67 594 polymorphismes mononucléotidiques (SNP), dont 31 283 avaient un déséquilibre de liaison < 1 et une fréquence d’allèles mineurs > 0,05 et ont été utilisés pour les analyses GWA. Au total, 9, 6, 4, 5 et 2 loci ont été détectés pour les analyses GWA pour DTM, DTF, DTPF, le poids de 100 graines et le rendement, respectivement. Des régions d’intérêt, y compris une région entourant le gène E1 pour la floraison et la maturité, et plusieurs nouveaux loci, ont été identifiés, avec plusieurs loci ayant des effets pléiotropes. De nouveaux loci affectant la maturité ont été identifiés sur les chromosomes 5 et 13 et ont réduit la maturité de 7,2 et 3,3 jours, respectivement. Les nouveaux loci pour la maturité et la floraison contenaient des gènes orthologues aux gènes de floraison connus d‘Arabidopsis, tandis que les loci affectant le rendement et le poids de 100 graines contenaient des gènes connus pour causer le nanisme.

    Conclusions
    Cette étude a démontré une variation substantielle pour les caractères agronomiques du soya, y compris les dates de maturité et de floraison ainsi que le  rendement, et l’utilité des analyses GWA dans l’identification de nouveaux facteurs génétiques responsables de caractères agronomiques importants. Les loci et les gènes candidats identifiés constituent des cibles prometteuses pour de futures études portant sur les mécanismes responsables de ces caractéristiques agronomiques.

    Lien: https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-018-4558-4

  • Une approche systématique centrée sur les gènes pour définir les haplotypes et identifier les allèles sur la base de données denses de polymorphismes mononucléotidiques

    L’évaluation de la diversité allélique au sein d’une collection de germoplasmes et l’identification des individus porteurs d’allèles favorables constituent un défi. Les progrès des technologies à haut débit permettent le génotypage de nombreux individus pour des milliers de marqueurs, mais il reste difficile de combler le fossé entre les polymorphismes d’un seul nucléotide (SNP) et les allèles pertinents. Nous avons développé une approche systématique qui définit les haplotypes à partir de vastes catalogues de SNP et qui vise à identifier les haplotypes qui peuvent être assimilés à des allèles pour des gènes donnés. Contrairement aux outils de visualisation des haplotypes, notre approche sélectionne les marqueurs SNP qui flanquent un gène et définit les haplotypes qui correspondent aux allèles de ce gène. Nous avons testé cette approche sur quatre gènes de maturité connus du soya [Glycine max (L.) Merr.] (E1, GmGia, GmPhyA3 et GmPhyA2) dans une collection de 67 lignées et deux ensembles de données génotypiques [une puce ADN  et le génotypage par séquençage (GBS)]. Pour E1, GmGia et GmPhyA3, nous avons pu identifié des haplotypes SNP qui prédisaient les allèles de  ces gènes avec précision dans 97,3 % des cas. Pour ces gènes, sur les 12 allèles connus dans la collection, 10 et 8 ont pu être correctement prédits à partir des haplotypes trouvés avec les jeux de données de la puce ADN et du GBS, avec des taux de réussite de 98 et 97% pour toutes les combinaisons allèles-lignées, respectivement. L’approche s’est avérée tout aussi efficace pour les données dérivées d’une puce ADN  et du GBS. Cependant, dans le cas de GmPhyA2, le manque de marqueurs dans la région génomique a empêché l’identification d’allèles, quel que soit le jeu de données. Nous démontrons la faisabilité et la reproductibilité de notre approche et identifions les limites de son applicabilité.

    Lien: https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.3835/plantgenome2018.08.0061

  • Approche intégrée d'analyse QTL, d'analyse de l'expression des gènes et de la variation des nucléotides pour étudier des caractères quantitatifs complexes : une étude de cas sur l'interaction soya-Phytophthora sojae

    La pourriture phytophthoréène est une maladie importante du soya.  La résistance de la plante est la meilleure méthode de contrôle. Ceci se fait par introgression dans des cultivars élites de gènes de résistances appellés  Rps.  Ceci crée une pression de sélection qui permet, après un certain temps, au pathogène de développer des pathotypes virulents contre ces gènes de résistances.  Une approche complémentaire est d’utiliser la résistance horizontale qui est de nature quantitative et permet une résistance partielle à un large spectre de  pathotypes et est donc plus durable.  Dans cette étude la base génétique pour une telle source de résistance horizontale, PI 449459 a été élucidée.  Pour ce faire une approche intégrée utilisant l’analyse des loci de caractères quantitatifs (QTL) sur une population biparentale, l’analyse d’expression des gènes chez les parents ainsi que l’étude des variants nucléotidique au loci QTL identifiés a été utilisée. Deux loci QTL sur les chromosomes 13 et 19 ont été détectés. Deux gènes candidats ont été identifiés pour ces deux loci de résistance. Ces résultats permettront l’introduction de la résistance horizontale chez des cultivars élites.

    Lien: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13301

  • Carte des haplotypes du soya (Glycine max) (GmHapMap) : une ressource universelle pour la génomique translationnelle et fonctionnelle du soya

    Nous décrivons ici une carte mondiale des haplotypes pour le soya (GmHapMap) construite à partir des données de séquencage du génome entier de 1007 accessions de Glycine max et produisant 14,9 millions de variants ainsi que 4,3 millions de polymorphismes mononucléotidiques (SNP). Lors de l’échantillonnage de sous-ensembles aléatoires de ces accessions, le nombre de variants et de SNP étiquetés a atteint un plateau après environ 800 et 600 accessions, respectivement. Cela suggère une couverture étendue de la diversité au sein du soya cultivé. Les variants GmHapMap ont été imputés sur 21 618 accessions précédemment génotypées avec un taux de réussite de 96 % pour les allèles communs. Une analyse d’association locale a été réalisée avec les données imputées en utilisant des marqueurs situés dans une région de 1 Mb autour d’un locus connu pour la teneur en huile des grains et nous a permis d’identifier un SNP  candidat résidant dans le gène NPC1. Nous avons déterminé des haplotypes centrés sur les gènes (407 867 GCH) pour les 55 589 gènes et avons montré que ces haplotypes peuvent aider à identifier les allèles qui diffèrent dans le phénotype résultant. Enfin, nous avons prédit 18 031 mutations putatives de perte de fonction (LOF) dans 10 662 gènes et illustré comment une telle ressource peut être utilisée pour explorer la fonction des gènes. La carte GmHapMap constitue une ressource mondiale unique pour la génomique appliquée et la sélection du soya.

    Lien: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.13466

  • CARACTÉRISATION DE LA RÉSISTANCE AU NÉMATODE À KYSTE DU SOYA CHEZ UNE LIGNÉE HÂTIVE DE SOYA; PI 494182

    Le nématode à kyste du soya (NKS) (Heterodera glycines Ichinohe) cause plus de pertes au soya [Glycine max (L.) Merr.] que tout autre ravageur dans la plupart des pays producteurs de soya. L’utilisation de cultivars résistants au NKS  demeure la méthode la plus efficace pour limiter les pertes causées par le NKS. L’accession PI 88788, résistante au NKS, a été utilisée presque exclusivement pour contrôler le NKS au cours des dernières décennies, induisant un changement dans la virulence du nématode pour surmonter la résistance. En outre, PI 88788 et d’autres sources de résistance caractérisées à ce jour appartiennent à des groupes de maturité (MG) III et supérieurs, ce qui les rend moins attrayants pour le développement de variétés de soya à maturation précoce (MG 0-000). Dans ce travail, nous avons effectué une analyse des loci de caractères quantitatifs (QTL) de l’accession PI 494182 (MG 0). Une population de lignées consanguines recombinantes du croisement Costaud × PI 494182 ségréguant pour la résistance au NKS a été phénotypé pour la résistance au NKS (H. glycines [HG] type 0) et génotypée par génotypage par séquençage (GBS) afin de produire une carte génétique. Six QTL de résistance ont été identifiés, y compris un locus de résistance potentiellement nouveau sur le chromosome 07. Un sous-ensemble de la population RIL a été confronté à une population NKS de HG type 2.5.7 et certaines des lignées ont présenté une résistance à ce type.  Le séquençage du génome entier de PI 494182 et Costaud nous a permis de déterminer les allèles et leur nombre de copies pour trois gènes candidats : GmSNAP11, GmSNAP18 (Rhg1) et GmSHMT08 (Rhg4). Ce travail fournit des marqueurs utiles pour l’introgression de la résistance au NKS dans les variétés de soya à maturation précoce.

    Lien: https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/csc2.20162

  • Étude d'association à l'échelle du génome (GWAS) pour identifier les loci de résistance de la tige à la pression et à la verse du soya

    La résistance à la verse est un objectif important dans l’hybridation du soya [Glycine max (L.) Merr.], mais ce caractère est difficile à sélectionner, car les nombreux gènes qui le régulent interagissent avec l’environnement. Les auteurs ont phénotypé 130 des 139 lignées de soya d’une étude d’association à l’échelle du génome en vue d’établir la résistance de la tige à la pression, c’est-à-dire la force inverse qui s’exerce quand on incline la tige. Pour cela, ils ont mesuré la force requise pour amener la tige à un angle de 45° avec un dynamomètre de traction dans une serre. Parallèlement, ils ont évalué la verse, la hauteur du plant, le rendement grainier et la précocité à trois endroits, dans l’est du Canada, en 2013 ou 2017. Deux locus quantitatifs (QTL) de résistance à la poussée ont ainsi pu être identifiés sur les chromosomes 5 et 11, chacun expliquant 16,0 % de la variation du phénotype. Parmi les lignées, les allèles codant une plus forte résistance à la poussée étaient toujours moins fréquents que les allèles alternatifs L’examen des lignées au niveau des QTL a révélé que la résistance accrue à la poussée est associée à une verse moins importante, sur les chromosomes 5 et 11, et que cette résistance varie de façon significative entre les allèles sur le chromosome 5. Les auteurs n’ont observé aucune variation de la hauteur du plant ou du rendement entre les QTL des chromosomes 5 et 11, mais la plus grande résistance à la poussée s’associe à une maturité plus tardive pour les deux QTL. Le locus quantitatif de la résistance à la poussée du chromosome 11 pourra servir à accroître la résistance à la verse chez les variétés canadiennes de soya à cycle court.

    Lien: https://cdnsciencepub.com/doi/full/10.1139/cjps-2020-0187

  • Amélioration des principales caractéristiques agronomiques du soya par la prédiction génomique de croisements supérieurs

    Il est très important de maximiser le rendement lors du développement de nouveaux cultivars. Cependant, le rendement doit généralement être amélioré conjointement avec d’autres caractéristiques clés, ce qui peut s’avérer difficile lorsqu’elles sont en corrélation défavorable. Les prédictions génomiques peuvent faciliter la sélection de lignées prometteuses parmi la descendance des croisements, mais elles peuvent également aider à sélectionner des croisements qui sont plus susceptibles de produire des lignées améliorées en prédisant la performance de la descendance pour les différents caractères clés considérés conjointement. Afin d’évaluer si les prédictions génomiques des performances des croisements pourraient aider les sélectionneurs à améliorer simultanément plusieurs caractères, le rendement et la maturité ont été prédits pour 60 000 croisements de soja [Glycine max (L.) Merr. Ces prévisions ont ensuite été comparées à la persistance de 101 croisements biparentaux tout au long du processus de sélection, mesurée en tant que succès dans l’avancement des lignées de descendance jusqu’à l’enregistrement et la commercialisation. Tous les croisements supérieurs retenus par les sélectionneurs, à l’exception de 2, avaient été prédits pour afficher un rendement moyen supérieur à la moyenne dans différentes fenêtres de maturité. A l’opposé, 96,2% de tous les croisements dont on prévoyait qu’ils produiraient une descendance avec un rendement moyen inférieur à la moyenne dans une fenêtre de maturité spécifique ont été éliminés au cours de la sélection. Nos résultats suggèrent donc qu’en effectuant des croisements dont on prévoit qu’ils produiront une progéniture répondant aux exigences cibles pour plusieurs caractères clés, les sélectionneurs pourraient soit réaliser les mêmes gains génétiques avec moins de ressources, soit investir les mêmes ressources dans un ensemble de croisements plus prometteurs et réaliser ainsi des gains plus importants.

    Lien: https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/csc2.20583

  • Construction d'une carte génétique consensus à haute densité pour le soya basée sur des marqueurs SNP dérivés du génotypage par séquençage

    Les cartes génétiques sont employées pour positionner des marqueurs sur le génome en fonction de la fréquence de recombinaison. Le plus souvent, ces cartes sont fondées sur la ségrégation observée au sein d’une population biparentale de taille limitée (< 300) au sein de laquelle un nombre relativement restreint d’évènements de recombinaison sont rencontrés et certaines régions génomiques sont monomorphes du fait que les deux parents partagent les mêmes allèles. Ensemble, ces deux limitations affectent à la fois la résolution et le degré de couverture du génome que confèrent ces cartes. Les cartes génétiques consensus permettent de surmonter ces limitations propres aux cartes individuelles en fusionnant l’information obtenue à partir de plusieurs populations en ségrégation dérivées d’une plus grande diversité de parents. Cela permet à la fois d’augmenter le nombre d’évènements de recombinaison et de réduire le nombre de régions monomorphes. Le but de ce travail était de produire une carte génétique consensus à haute densité à l’aide de polymorphismes mononucléotidiques (SNP) obtenus par génotypage par séquençage (GBS). Les cartes individuelles ont été générées à partir de six populations F4:5 (n = 278–365) totalisant 1857 individus. Les six cartes de liaison ont ensuite été fusionnées pour produire une carte consensus comptant 16 311 marqueurs SNP qui couvraient plus de 99,5 % du génome du soja et qui ne comptaient que deux intervalles sans marqueurs de plus de 10 cM. Par rapport aux cartes consensus antérieures chez le soya, celle-ci offre une couverture plus complète et plus uniforme.

    Lien: https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/gen-2021-0054

  • Le projet SoyaGen : La génomique au service des sélectionneurs de soya

    Le projet SoyaGen était une entreprise collaborative impliquant des chercheurs et des sélectionneurs de soja canadiens issus du monde universitaire et du secteur privé, ainsi que des collaborateurs internationaux. Son objectif était de développer des solutions dérivées de la génomique pour répondre aux défis concrets auxquels sont confrontés les sélectionneurs. Sur la base des besoins exprimés par les parties prenantes, les efforts de recherche se sont concentrés sur la maximisation du rendement réalisé grâce à l’optimisation de la maturité et à l’amélioration de la résistance aux maladies. Les principaux résultats liés à la sélection moléculaire du soja seront examinés ici. Il s’agit des éléments suivants (1) des ensembles de données SNP capturant la diversité génétique au sein du soja cultivé (à la fois au sein d’une collection mondiale de plus de 1 000 accessions de soja et d’un sous-ensemble de 102 accessions de courte saison (MG0 et moins) directement pertinentes pour ce groupe) ; (2) des marqueurs SNP pour la sélection d’allèles favorables sur des gènes de maturité clés ainsi que des loci associés à une résistance accrue à des pathogènes et ravageurs clés (Phytophthora sojae, Heterodera glycines, Sclerotinia sclerotiorum) ; (3) des outils de diagnostic pour faciliter l’identification et la cartographie de pathotypes spécifiques de P. sojae ; et (4) une approche de prédiction génomique pour identifier les combinaisons de parents les plus prometteuses. Grâce à cette collaboration fructueuse, les sélectionneurs ont acquis de nouveaux outils et de nouvelles approches pour mettre en œuvre des stratégies de sélection fondées sur la génomique moléculaire. Nous pensons que ces outils et approches sont largement applicables aux efforts de sélection du soya dans le monde entier.

    Lien: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2022.887553/full

  • La teneur en protéines des grains de soya est plus faible, mais la qualité des protéines est plus élevée dans l'Ouest du Canada que dans l'Est.

    La faible teneur en protéines des grains de soya [Glycine max (L.) Merr.] cultivés dans l’Ouest du Canada peut entraîner la production de tourteaux de soya qui ne répondent pas à la norme de 48 % de protéines. Les objectifs de cette étude étaient de quantifier la composition des grains, les différences agronomiques entre le soya cultivé dans l’Est et dans l’Ouest du Canada, et de déterminer l’effet sur le rendement de l’augmentation de la teneur en protéines du soya de l’Ouest. Vingt génotypes à teneur élevée ou faible en protéines, dont un non nodulant, ont été cultivés à deux endroits dans l’Est du Canada et à huit endroits dans l’Ouest du Canada de 2018 à 2021 pour déterminer la teneur en protéines des grains, la composition des grains et les caractéristiques agronomiques. Dans tous les environnements, la protéine des grains des génotypes variait de 36,8 % à 46,9 %, avec 35,0 % pour la lignée non nodulante. La protéine moyenne des grains était significativement plus élevée dans l’Est du Canada (41,6 %) que dans l’Est des Prairies (39,3 %) et dans les sites des Prairies (39,7 %). Il n’y a pas de méga-environnements est-ouest distincts pour la protéine du grain au Canada ; un génotype à haute teneur en protéine est à haute teneur en protéine dans tout le Canada. Avec une augmentation de 1 % de la teneur en protéines des grains, le rendement a chuté de 45,3 kg/ha dans l’Est du Canada, de 53,1 kg/ha dans l’Est des Prairies et de 78,4 kg/ha dans les sites des Prairies. Dans l’Ouest du Canada, les plantes étaient plus hautes mais moins productives, avec des graines moins nombreuses et plus petites, et le rendement en protéines de l’azote fixé était inférieur à celui de l’Est du Canada. La qualité des protéines des grains, quantifiée par le rapport 11S:7S, était plus élevée dans l’Ouest du Canada que dans l’Est. Si l’industrie du soya n’est pas en mesure d’exploiter l’avantage de la qualité des protéines dans l’ouest du Canada, les sélectionneurs et les cultivateurs devront peut-être sélectionner des génotypes plus riches en protéines au prix d’un rendement plus faible

    Lien: https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/cjps-2022-0147

  • Dissection du locus E8 dans deux populations canadiennes de soya à maturation précoce

    Le soya [Glycine max (L.) Merr.] est une culture de jours courts pour laquelle les sélectionneurs souhaitent étendre l’aire de culture à des agro-environnements plus septentrionaux en introduisant des allèles impliqués dans les caractères reproductifs précoces. Pour ce faire, nous avons étudié les régions de loci  de caractères quantitatifs (QTL) et de loci de caractères d’expression quantitatifs (eQTL) compris dans le locus E8, une grande région non déchiffrée (~7,0 Mbp à 44,5 Mbp) associée à la maturité précoce située sur le chromosome GM04. Nous avons utilisé une combinaison de deux algorithmes de cartographie, (i) inclusive composite interval mapping (ICIM) et (ii) genome-wide composite interval mapping (GCIM), pour identifier les régions majeures et mineures dans deux populations de soya (QS15524F2:F3 et QS15544RIL) ayant des allèles E1, E2, E3 et E4 fixés. En utilisant cette approche, nous avons identifié trois régions QTL principales statistiquement très significatives , avec une variation phénotypique expliquée (PVE) et des effets additifs  élevés pour la maturité et le remplissage des gousses dans la région E8 : GM04:16,974,874-17,152,230 (E8-r1) ; GM04:35,168,111-37,664,017 (E8-r2) ; et GM04:41,808,599-42,376,237 (E8-r3). En utilisant une méthode d’analyse de variants en cinq étapes, nous avons identifié Protein far-red elongated hypocotyl 3 (Glyma.04G124300 ; E8-r1), E1-like-a (Glyma.04G156400 ; E8-r2), Light-harvesting chlorophyll-protein complex I subunit A4 (Glyma.04G167900 ; E8-r3), et Cycling dof factor 3 (Glyma.04G168300 ; E8-r3) comme étant les gènes candidats les plus prometteurs pour ces régions.  Une approche combinatoire de cartographie eQTL a permis d’identifier des interactions régulatrices significatives pour 13 caractèeres d’expression (e-traits), dont Glyma.04G050200 (locus Early flowering 3/E6), avec la région E8-r3. Quatre autres régions QTL importantes proches ou englobant des gènes de floraison majeurs ont également été détectées sur les chromosomes GM07, GM08 et GM16. Dans  GM07:5,256,305-5,404,971, un polymorphisme faux-sens a été détecté dans le gène candidat Glyma.07G058200 (Protein suppressor of PHYA-105). Ces résultats démontrent que le locus connu sous le nom de E8 est régulé par au moins trois régions génomiques distinctes, qui comprennent toutes des gènes de floraison majeurs.

    Lien: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2024.1329065/full

  • Revue de littérature sur les méthodes de transformation In Planta

    La transformation des plantes reste un obstacle majeur aux études en phytotechnie, tant au niveau fondamental que pratique. La nature récalcitrante de la plupart des cultures commerciales et mineures à la transformation génétique ralentit le progrès scientifique pour une large gamme de cultures qui sont essentielles pour la sécurité alimentaire à l’échelle mondiale. Au fil des ans, de nouvelles stratégies de transformation stable, regroupées sous le terme « in planta« , ont été proposées et validées dans un grand nombre d’espèces modèles (Arabidopsis et riz, par exemple), majeures (blé et soja, par exemple) et mineures (pois chiche et haricot lablab, par exemple). L’approche in planta est révolutionnaire car elle est considérée comme indépendante du génotype, techniquement simple (c’est-à-dire sans ou avec des étapes minimales de culture de tissus), abordable et facile à mettre en œuvre dans un large éventail de contextes expérimentaux. Dans cet article, nous avons examiné et classé plus de 300 articles de recherche, brevets, thèses et vidéos démontrant l’applicabilité de différentes stratégies de transformation in planta dans 105 genres différents à travers 139 espèces de plantes. Pour soutenir ce processus d’examen, nous proposons un système de classification des techniques in planta basé sur cinq catégories et une nouvelle nomenclature pour plus de 30 techniques in planta différentes. En complément, nous avons clarifié certaines zones d’ombre concernant le cadre conceptuel in planta et donné un aperçu des impacts scientifiques passés, présents et futurs de ces techniques. Afin de favoriser la diffusion de ce concept au sein de la communauté, cet article de synthèse servira de point de départ à un recueil en ligne sur les stratégies de transformation in planta, qui sera accessible à tous les scientifiques. En élargissant nos connaissances sur la transformation in planta, nous pouvons trouver des approches innovantes pour libérer tout le potentiel des plantes, soutenir la croissance des connaissances scientifiques et stimuler un développement équitable de la recherche sur les plantes dans tous les pays et toutes les institutions.

    Lien: https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-024-01200-8

  • Identification de loci quantitatifs associés à des caractères de qualité dans deux populations de soja à maturation précoce

    Au Canada, le soja (Glycine max (L.) Merr.) est principalement cultivé dans trois provinces (Ontario, Québec et Manitoba). Les sélectionneurs canadiens veulent augmenter l’étendue de la culture du soja en créant des cultivars hâtifs adaptés aux agroenvironnements nordiques tout en maintenant une bonne qualité du grain. Pour identifier des loci de traits quantitatifs (QTL) associés avec le poids 100 grains, la teneur en protéines, le taux d’huile et la teneur en acides gras (acides oléique, linolénique et linoléique), nous avons généré deux populations, une consanguine recombinante (QS15544RIL) et une F2:F3 (QS15524F2:F3), adaptées aux zones de culture MGs 00 et 000, et avons phenotypé ces populations pour respectivement trois et une années. En utilisant deux algorithmes de cartographie (Inclusive composite interval mapping et Genome-wide composite interval mapping), nous avons identifié un total de 12 régions majeures étant associées soit à la population QS15544RIL (cinq loci), la population QS15524F2:F3 (quatre loci) ou les deux (trois loci) populations. Des 12 régions identifiées, trois (RIL_GM12, RIL_GM16 et F2_GM04.2) n’avaient pas été précédemment découvertes et se présentent ainsi comme des nouvelles sources de régulation pour la teneur en huile, le poids 100 grains et la teneur en acide oléique. Pour le locus RIL_GM05, nous avons identifié deux nouveaux variants pour le gène Glyma.05G244100/MOTHER OF FT AND TFL1 connu pour réguler les teneurs en acide oléique et linoléique. Trois autres loci (RIL_GM04, RIL_GM16 et F2_GM04.2) ont été identifiés à proximité ou superposant trois loci (E8-r1, GM16:5,680,173–5,730,237 et E8-r2) liées à la maturité hâtive et/ou la durée du remplissage des gousses précédemment découverts par notre groupe, suggérant ainsi de possibles limitations de sélection dues à la pléiotropie ou une forte liaison génétique

  • Intégration de marqueurs génétiques ciblés au Génotypage par séquençage pour un outil de génotypage ultime

    De nouvelles méthodes de sélection, utilisant des marqueurs spécifiques liés aux caractères sélectionnés (sélection assistée par marqueurs (MAS)) et/ou des marqueurs à l’échelle du génome (sélection génomique (GS)), sont de plus en plus répandues dans les programmes de sélection. Cette nouvelle ère exige des solutions innovantes et rentables pour le génotypage. La réduction du coût du séquençage a favorisé l’utilisation de méthodes de génotypage à haut débit et à faible coût, telles que le génotypage par séquençage (GBS) pour l’établissement de profils de polymorphisme mononucléotidique (SNP) à l’échelle du génome dans de grandes populations de sélection. Toutefois, la principale faiblesse des méthodes GBS est leur incapacité à génotyper des marqueurs ciblés. Inversement, les méthodes ciblées, telles que le séquençage d’amplicons (AmpSeq), sont souvent confrontées à des contraintes de coût, ce qui entrave le génotypage à l’échelle du génome d’une grande cohorte. Bien que les données GBS et AmpSeq puissent être générées à partir du même échantillon, il n’existe pas de méthode efficace pour y parvenir. Dans cette étude, nous présentons la plateforme de génotypage Genome-wide & Targeted Amplicon (GTA), un moyen innovant d’intégrer des amplicons ciblés multiplex dans la préparation de la bibliothèque GBS afin de fournir une solution économique de génotypage tout-en-un. Des amorces personnalisées ont été conçues pour cibler 23 et 36 marqueurs de grande valeur associés à des caractéristiques agronomiques clés du soja et de l’orge, respectivement. Les amplicons multiplex résultants étaient compatibles avec la préparation des librairies GBS, ce qui a permis de produire des données de génotypage ciblées et GBS de manière efficace et rentable. Pour faciliter l’analyse des données, nous avons introduit Fast-GBS.v3, un pipeline bioinformatique convivial qui génère des résultats complets à partir des données obtenues après le séquençage des librairies GTA. Cette approche à haut débit et à faible coût facilitera grandement l’application des marqueurs d’ADN, car elle fournit les marqueurs nécessaires à la fois pour le MAS et le GS en un seul essai.

    Integrating targeted genetic markers to genotyping-by-sequencing for an ultimate genotyping tool | Theoretical and Applied Genetics

     

  • Une approche intégrée de cartographie eQTL révèle les régions génomiques régulant les gènes candidats du locus E8-r3 dans le soja.

    Le décryptage des réseaux de régulation génique des loci de caractères quantitatifs associés à la maturité précoce fournit des informations aux sélectionneurs pour libérer le potentiel nordique du soja (Glycine max (L.) Merr.) et étendre son aire de culture. Le locus E8-r3 est une région génomique qui régule le nombre de jours jusqu’à la maturité dans des conditions photopériodiques constantes de jours courts dans deux populations de soja à maturité précoce (QS15524F2:F3 et QS15544RIL) appartenant aux groupes de maturité MG00 et MG000. Dans cette étude, nous avons développé une approche combinatoire de cartographie des loci de traits quantitatifs d’expression en utilisant trois algorithmes (ICIM, IM et GCIM) pour identifier les régions qui régulent trois gènes candidats du locus E8-r3 (Glyma.04G167900/GmLHCA4a, Glyma.04G166300/GmPRR1a, et Glyma.04G159300/GmMDE04). En utilisant cette approche, un total de 2 218 interactions trans (2 061 gènes)/7 cis (7 gènes) et 4 073 interactions trans (2 842 gènes)/3 083 cis (2 418 gènes) ont été cartographiées dans les populations QS15524F2:F3 et QS15544RIL, respectivement. À partir de ces interactions, nous avons réussi à identifier deux points chauds (F2_GM15:49,385,092-49,442,237 et F2_GM18:1,434,182-1,935,386) et trois régions mineures (RIL_GM04 : 17 227 512-20 251 662, RIL_GM04:31 408 946-31 525 671 et RIL_GM13:37 289 785-38 620 690) régulant les gènes candidats de E8-r3 et plusieurs de leurs homologues. .Sur la base d’analyses de réseaux de co-expression et de variants nucléotidiques simples, nous avons identifié ALTERED PHLOEM DEVELOPMENT (Glyma.15G263700) et DOMAIN-CONTAINING PROTEIN 21 (Glyma.18G025600) comme les meilleurs candidats pour les hotspots F2_GM15:49,385,092-49,442,237 et F2_GM18:1,434,182-1,935,386. Ces résultats démontrent que quelques régions clés sont impliquées dans la régulation des candidats E8-r3 GmLHCA4a, GmPRR1a et GmMDE04.

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