Qualitylegseed

Une approche intégrée utilisant M. truncatula pour identifier des genes clefs contrôlant la qualité nutritionnelle et physiologique des graines de légumineuses

Axes :

  • Innovation variétale et performance des semences

Filière(s) :

  • SEMENCES ET PLANTS

Contexte

Les cultures de légumineuses à graines de proximité comme le pois sont sous-utilisées par les agriculteurs européens. Pourtant elles ont de nombreux atouts sur les plans nutritionnel (ex. teneur en protéines) mais aussi écologique (ex. réduction de l'utilisation d'engrais). L'instabilité du rendement et de la qualité des graines explique en partie la sous-utilisation des légumineuses. La disponibilité des ressources génomiques et post-génomiques acquises chez les espèces modèles légumineuses permettent d'identifier les gènes impliqués dans ces caractères complexes, en vue de transférer les informations acquises vers le pois pour stabiliser la qualité des graines et ainsi encourager les agriculteurs à cultiver des légumineuses.

Objectifs

Ce projet utilise la légumineuse modèle Medicago truncatula, pour laquelle de vastes données de séquences génomiques sont disponibles, ainsi que des ressources post-génomiques décrivant le transcriptome des graines en développement. Ce projet est organisé en trois parties : (1) la cartographie de QTL pour les caractères physiologiques des semences, ainsi que pour la taille des graines, leur teneur et composition protéique (2) l’ancrage de données expressionnelles (i.e. gènes exprimés lors du développement des graines) sur la carte génétique utilisée pour la recherche de QTL/PQL, et (3) l'étude fonctionnelle de gènes candidats sous-jacents aux QTL en exploitant la variabilité génétique naturelle (méthode EcoTILLING) et induite (méthode TILLING) chez M. truncatula et le pois (P. sativum).

Résultats obtenus

Résultats Une recherche de QTL pour la taille des graines, ainsi que pour leur longévité et germination a été réalisée chez M. truncatula en utilisant la population de lignées recombinantes LR4 (et LR1 pour certains caractères, ex. teneur en sucre des graines). En parallèle, les approches PQL (QTL de quantité de protéines) et NIRS (spectroscopie dans le proche infrarouge) ont été utilisées pour identifier les régions chromosomiques contrôlant respectivement la composition et teneur en protéines des graines. La colocalisation de QTL pour la composition en protéines ou en sucres solubles avec des QTL de qualité physiologique a révélé des constituants de la graine comme marqueurs de longévité ou de vigueur germinative. L’exploration des profils d'expression des gènes sous-jacents (12000 gènes positionnés sur la carte LR4, dont 5400 préférentiellement exprimés dans la graine) a permis de sélectionner des gènes candidats susceptibles de contrôler la composition et/ou vigueur des graines. L’étude de mutants pour ces gènes chez les deux espèces, M. truncatula et le pois, a permis de valider leur implication dans la qualité des graines.

Perspectives Plusieurs régions QTL contrôlant la qualité des graines ont été identifiées dans ce projet pour une cartographie fine en vue d’identifier le ou les gènes impliqués. La cartographie fine de QTL/gènes liés à la composition et/ou taille des graines a été réalisée dans le cadre du projet ANR GENOPEA (2010-2014), parallèlement au clonage des même régions chez le pois. L'étude des mutants pour les gènes candidats positionnels issus de ce projet précisera le rôle de ces gènes dans la composition et/ou qualité physiologique de la graine. Les données EcoTILLING obtenues pour ces gènes serviront de base pour la sélection d’allèles favorables pour la qualité des graines (tolérance à la conservation, qualité nutritionnelle). La possibilité d’utiliser des gènes/protéines identifiés dans ce projet pour évaluer la qualité de lots de graines pourra être testée. Enfin, l’ensemble des données acquises sur la composition, longévité, et vigueur germinative des graines, serviront à l’établissement de courbes de calibration NIRS, ouvrant des perspectives de phénotypage à haut débit des graines pour évaluer différents critères de qualité, tels que la tolérance des graines à la conservation.

Achevé

Mots clés : qualité des semences, composition des protéines, germination, longévité, Medicago truncatula, QTLs / PQLS

Dates prévisionnelles : 2007 - 2010

Porteur : URLEG Dijon

Partenaire(s) adhérents partie recherche :

UMR A1191 PMS (INRA 44/49, ACO INH 49, Univ 49)

Partenaire(s) non adhérents :

URLEG Dijon

Budget global : 2 404 756 €

Projet labellisé : Logo Vegepolys

Soutiens financiers

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