Phytogénétique
Génétique des céréales

Une approche collaborative de la sélection génomique du blé d’automne pour accélérer l’amélioration des caractères complexes

Résumé vulgarisé

La sélection génomique est une technique qui permet de prédire des caractéristiques complexes, telles que le rendement, la qualité des grains ou la résistance au fusarium, en créant des modèles mathématiques à partir des informations génétiques. Elle est similaire à la sélection assistée par marqueurs, mais au lieu d’utiliser un seul marqueur lié à un caractère, elle utilise des milliers de marqueurs sur l’ensemble du génome pour prédire les performances d’un génotype. Avec de tels modèles, les programmes de sélection peuvent être beaucoup plus efficaces dans la création de nouvelles et meilleures variétés en identifiant les bons génotypes avant qu’ils n’arrivent sur le terrain et en prédisant les meilleures combinaisons possibles de parents à utiliser pour les croisements. Pour que ces modèles soient efficaces, il faut toutefois disposer d’un grand nombre de données provenant du terrain et du laboratoire. Ce projet, dirigé par le CÉROM, rassemble quatre programmes différents de l’est du Canada (CÉROM, AAC-Ottawa, Université de Guelph et U Guelph-Ridgetown) pour partager les ressources et tester un ensemble, ou « panel », de variétés et de lignées sur plusieurs sites à travers l’ontario et le Québec. Avec ces données de terrain que nous recueillons et aux informations sur les marqueurs génomiques, nous pouvons développer des modèles génomiques qui fonctionnent bien pour prédire les caractères dans notre région avec notre matériel génétique. Nous disposerons ainsi d’un nouvel ensemble d’outils puissants que chacun de nos programmes pourra partager afin de fournir aux agriculteurs de l’est du Canada des variétés plus productives, plus résistantes aux maladies et de meilleure qualité.

Crédit photo : CÉROM

Résumé scientifique

La sélection génomique (SG) est une stratégie de sélection végétale qui utilise les technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS) pour générer des données de génotypage à l’échelle du génome des lignées de sélection qui sont ensuite utilisées pour dériver des modèles mathématiques afin d’estimer les valeurs de sélection des caractères. Contrairement à la sélection assistée par marqueurs (MAS), elle est bien adaptée à la prédiction de caractères complexes qui sont quantitatifs par nature et fortement influencés par l’environnement. En prédisant les performances des lignées ou des croisements à l’aide d’informations génomiques, la mise en œuvre de la SG dans les programmes de développement des variétés de blé peut améliorer de manière significative le taux de gain génétique (l’augmentation des performances obtenue par cycle). La SG est donc une stratégie très prometteuse pour accélérer l’amélioration génétique de nombreux caractères complexes qui limitent la production de blé d’automne dans l’est du Canada, tels que le rendement, la survie à l’hiver, la verse et la résistance à la fusariose de l’épi (FHB). Alors que la SG est de plus en plus acceptée dans de nombreux programmes de sélection, un résultat souvent négligé est la promotion du partage de matériel génétique entre les programmes, obtenue par l’identification de matériel prometteur pour un nouvel environnement ou un nouvel objectif, en particulier pour s’adapter au changement climatique et réduire les gaz à effet de serre (GES).

Le projet, dirigé par le CÉROM, vise à développer des outils et des techniques SG uniformes à mettre en œuvre dans les quatre programmes publics de sélection du blé d’automne de l’Est du Canada (UG-Guelph, UG-Ridgetown, AAC-Ottawa, CÉROM) pour prédire les caractères complexes qui intéressent les producteurs (rendement, résistance à la fusariose, survie à l’hiver, qualité du grain, force de la paille) et faciliter et accélérer l’échange de matériel génétique entre les programmes.

Pour ce faire, chaque programme participant a sélectionné une population (un « ensemble d’entraînement ») représentative de son pool de germoplasme qui sera génotypée à l’aide du génotypage par séquençage (GBS), une technologie NGS très efficace pour le blé. Un pipeline bioinformatique sera optimisé pour la génération de données de marqueurs de polymorphisme nucléotidique simple (SNP) de haute qualité à partir de ces ensembles. Les données phénotypiques existantes des programmes participants seront exploitées pour développer des modèles SG pour chacun des ensembles de programmes individuels, tandis que de nouvelles données phénotypiques de haute qualité pour les données agronomiques, la fusariose et la qualité d’utilisation finale seront générées dans une série d’essais sur quatre sites en Ontario et au Québec, de sorte que les lignées de tous les programmes puissent être évaluées dans de nombreux environnements. Avec ces nouvelles données phénotypiques, de nouveaux modèles globaux peuvent être développés et optimisés pour générer des valeurs de sélection estimées par la génomique (GEBV) pour tout le matériel génotypé pour chaque environnement cible. Ces modèles, ainsi que les outils bioinformatiques, seront mis à la disposition de tous les programmes participants via un portail en ligne, de sorte que chaque programme participant puisse y accéder, les mettre à jour et les améliorer avec de nouvelles données, améliorant ainsi continuellement leur capacité à sélectionner les caractères complexes qui sont essentiels pour le succès des producteurs de blé d’automne et de l’ensemble de la chaîne de valeur.

 

Objectifs

1. Créer un ensemble d’outils communs de sélection génomique (SG) pour améliorer la capacité des programmes de sélection à développer rapidement des variétés de blé d’automne résistantes au climat qui protègent l’environnement et conviennent au marché intérieur et à l’exportation pour les classes de blé tendre rouge (CESRW) et blé de force rouge(CEHRW) de l’Est canadien.

2. Établir un accord pour faciliter l’échange de données et du germoplasme entre les programmes de sélection du blé d’automne, à utiliser conjointement avec des outils communs de sélection génomique pour promouvoir des collaborations plus efficaces.

Crédit photo : CÉROM

Domaine : Phytogénétique
Spécialité : Génétique des céréales
Porteur de projet : Michel McElroy
Collaborateur(s) externe(s) : Gavin Humphreys (CRDO-AAC), Helen Booker (Université de Guelph), Lily Tamburic-Illnic (Université de Guelph à Ridgetown), Sylvie Cloutier (CRDO-AAC), Frank M You (CRDO-AAC)
Source de financement : Partenariat canadien pour une agriculture durable — Grappe du Blé du Canada
Durée : 2023-2028
Culture : Blé d’automne
Pays : Canada
Statut : En cours

PROJETS

L’utilisation de variétés résistantes est l’une des options les plus efficaces pour minimiser les risques associés à la sclérotiniose du soya causée par Sclerotinia sclerotiorum. Des études récentes démontrent que la résistance du soya peut être grandement affectée par l'isolat utilisé pour l'évaluation, la résistance allant de sensible à modérément résistante au sein d'une seule lignée de soya ou de canola. Ces lacunes peuvent sérieusement compromettre l'efficacité et la stabilité des évaluations de résistance à la sclérotiniose en pépinière, car les isolats utilisés varient d'une pépinière à l'autre. Cela peut entraîner des réponses variables des cultivars sur le terrain pour le contrôle de la sclérotiniose du soya, entraînant des pertes accrues ou une dépendance accrue aux fongicides en raison du changement climatique et de la croissance du secteur du soya à l'échelle nationale. De plus, l’utilisation de variétés sensibles augmente la charge d’inoculum dans les champs, mettant ainsi en danger d’autres cultures sensibles comme le canola, le tournesol et les légumineuses. L’ajout de soya aux rotations de cultures contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce à sa capacité à fixer l’azote, mais ne devrait pas compromettre les autres cultures. Une approche globale visant à améliorer et à stabiliser les évaluations en pépinière de la résistance du soya à la sclérotiniose et à combler les écarts dans les incohérences dans les niveaux de résistance observés pour certaines variétés de soya produira des évaluations stables et fiables , contribuera à réduire les charges d'inoculum de la sclérotiniose et contribuera à réduire la dépendance à l'égard des fongicides pour le contrôle de la sclérotiniose du soya et d'autres cultures sensibles dans la rotation. Ce projet vise donc à mieux comprendre la variabilité génétique de S. sclerotiorum à travers le Canada et l'effet de la variation sur la résistance du soya avec le but d'améliorer la stabilité et la fiabilité des pépinières et les évaluations de résistance.

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