Exploration De La Diversité Des Résistances Génétiques À
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Exploration de la diversité des résistances génétiques à la maladie sud-américaine des feuilles de l’hévéa (Microcyclus ulei) par cartographie et génétique d’association au sein de populations naturelles Vincent Le Guen To cite this version: Vincent Le Guen. Exploration de la diversité des résistances génétiques à la maladie sud-américaine des feuilles de l’hévéa (Microcyclus ulei) par cartographie et génétique d’association au sein de populations naturelles. Biologie végétale. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2008. Français. tel-00564595 HAL Id: tel-00564595 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00564595 Submitted on 9 Feb 2011 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. UNIVERSITE MONTPELLIER II CENTRE INTERNATIONAL D'ETUDES SUPERIEURES EN SCIENCES AGRONOMIQUES DE MONTPELLIER THÈSE pour l'obtention du diplôme de Doctorat Ecole Doctorale : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement Spécialité : Biologie Intégrative des Plantes par Vincent LE GUEN Exploration de la diversité des résistances génétiques à la maladie sud-américaine des feuilles de l'hévéa (Microcyclus ulei ) par cartographie et génétique d'association au sein de populations naturelles soutenue publiquement le 12 décembre 2008 devant le jury composé de J.L. Notteghem Professeur SupAgro Montpellier Président M. Manzanares-Dauleux Professeur Agrocampus Ouest Rennes Rapporteur C.E. Durel Chargé de recherche INRA Angers Rapporteur B. Courtois Chercheur CIRAD Directeur de thèse M. Seguin Chercheur CIRAD Examinateur invité Sommaire Remerciements 1 Préambule 3 Chapitre 1 : Introduction 7 1.1. L'espèce cultivée : Hevea brasiliensis 9 1.1.1. Généralités 9 1.1.2. La production de caoutchouc 13 1.1.3. L'amélioration génétique de l'hévéa 16 1.2. Le pathogène : Microcyclus ulei 20 1.3. La propagation des maladies cryptogamiques de grandes cultures 26 1.4. Méthodes 32 1.4.1. Caractérisation de l'interaction Hevea / Microcyclus 32 1.4.1.1. Inoculations en conditions contrôlées 32 1.4.1.2. Observations en conditions naturelles d'infestation 35 1.4.1.3. Lecture des symptômes 36 1.4.2. Génotypage des arbres 39 1.4.2.1. Extraction d'ADN 39 1.4.2.2. Analyse des marqueurs SSR 39 Chapitre 2 : Nouveaux résultats concernant le cultivar RO 38 41 Article 1 : Bypassing of a polygenic Mycrocyclus ulei resistance in rubber tree, analysed by QTL detection 43 Introduction 43 Materials and Methods 44 Results 46 Discussion 49 Conclusions et perspectives 54 Chapitre 3 : Détection de nouveaux facteurs génétiques lies à une résistance durable au SALB chez le cultivar MDF 180 57 3.1. Article 2 : Long lasting rubber tree resistance to Microcyclus ulei characterized by reduced conidial emission and absence of teleomorph 59 Introduction 59 Material and Methods 60 Results 61 Discussion 62 3.2. Cartographie de facteurs de résistance chez le cultivar MDF 180 65 3.2.1. Matériel et méthodes 65 3.2.1.1. Matériel végétal 65 3.2.1.2. Souches de M. ulei 66 3.2.1.3.Tri des marqueurs microsatellites 67 3.2.1.9. Analyse des données 67 3.2.2. Résultats 68 3.2.2.1. Ségrégation des paramètres de résistance 68 3.2.2.2. Cartographie génétique de la descendance PB260 x MDF180 73 3.2.2.3. Cartographie de QTL de résistance 78 3.3. Discussion générale chapitre 3 80 3.3.1. Description d'une nouvelle résistance de l'hévéa au SALB 80 3.3.2. Cartographie de QTL de résistance 83 3.3.3. Universalité des locus identifiés 85 3.3.4. Adéquation aux modèles d'interaction hôte-pathogène 86 3.3.4.1. Rappel des principaux concepts 86 3.3.4.2. Quel modèle pour la résistance de MDF 180 ? 88 3.3.5. Applications à la SAM 89 3.3.6. Génétique d'association 89 Chapitre 4 : Structuration de la diversité dans les populations sauvages d'Hevea brasiliensis d'Amazonie occidentale 91 4.1. Article 3 : Genetic structure of Amazonian populations of Hevea brasiliensis assessed by SSR markers, and application to germplasm management 93 Introduction 95 Materials and Methods 97 Results 100 Discussion 101 Tables 110 Figures 113 4.2. Résultats complémentaires ne figurant pas dans l'article 116 4.3. Discussion 119 Chapitre 5 : Etendue du déséquilibre de liaison au sein de populations naturelles et application à la détection de facteurs de résistance par étude d'association 123 5.1. Matériel et méthodes 124 5.1.1. Matériel végétal 124 5.1.2. Extraction d'ADN 125 5.1.3. Marqueurs microsatellites 126 5.1.4. Marqueurs SNPs 127 5.1.5. Analyses statistiques 129 5.1.6. Phénotypage des accessions 132 5.2. Résultats 133 5.2.1. Déséquilibre de liaison entre marqueurs de g2 et g8 133 5.2.1.1. Déséquilibre de liaison génotypique 134 5.2.1.2. Réduction du nombre d'allèles 135 5.2.1.3. Déséquilibre de liaison haplotypique 137 5.2.2. Déséquilibre de liaison entre marqueurs de g15 139 5.2.3. Recherche d'association avec la résistance au SALB 142 5.2.3.1. Phénotypage en conditions naturelles d'infestation 142 5.2.3.2. Association marqueurs – paramètres de résistance 144 5.3. Discussion 148 5.3.1. Echantillon d'étude 148 5.3.2. Multiallélisme des microsatellites 149 5.3.3. Hétérozygotie des individus échantillonnés 151 5.3.4. Origine et intensité du déséquilibre de liaison des populations étudiées 152 5.3.5. Association avec des gènes de résistance au SALB 153 Chapitre 6 : Conclusion, perspectives 157 6.1. Rappel de l'ensemble des résultats acquis au cours de la thèse 157 6.2. Perspectives 160 6.2.1. A court terme 160 6.2.2. A long terme 162 Références bibliographiques 167 Remerciements Je tiens en premier lieu à remercier Marc Seguin qui a été à l'origine de ce travail, qui m'a fait confiance pour le mener à bien, et dont la disponibilité a été constante tout au long de ces trois années. Je remercie Brigitte Courtois qui a bien voulu diriger cette thèse et avec qui les conversations ont toujours été très enrichissantes. Je remercie Charles Eric Durel et Maria Manzanares-Dauleux qui ont accepté d'être les rapporteurs de cette thèse, ainsi que Jean-Loup Notteghem dont l'intérêt pour les maladies de l'hévéa ne se dément pas depuis de nombreuses années. Cette thèse n'aurait pu être effectuée sans le concours efficace de tous les collègues de l'unité de service de Pointe-Combi dirigée par Jean-Louis Pradon: Christophe Couturier qui a joué un rôle essentiel dans la mise en place des dispositifs expérimentaux et qui m'a fait découvrir la forêt Guyanaise, Amédie Mabie, le meilleur greffeur d'hévéas de Guyane, Fragile Baguidy durement éprouvé au cours de ces derniers mois, Louis Masson dont la bonne parole nous a fréquemment éclairés, Sylvain Laurent, Henny Pansa, Joseph Sizo et Ilereste Cézaire. Ce travail doit également beaucoup à Fabien Doaré pour les inoculations, la lecture des symptômes et les extractions d'ADN à Kourou, ainsi qu'à Virgile Condina pour les observations sur le terrain à Combi. Je les en remercie, ainsi que leur prédécesseur à tous les deux, Gérald Oliver. Je remercie Jean Guyot pour ses informations utiles en mycologie et phytopathologie, ainsi que toute sa famille pour l'hospitalité dont ils ont fait preuve à mon endroit. A Montpellier, mes remerciements vont à Ronan Rivallan pour ses compétences, son dévouement envers tous les génotypeurs chevronnés ou néophytes et pour son endurance, Christelle Weber pour son aide précieuse et sa patience à mon égard, Maguy Rodier-Goud pour m'avoir fait profiter de son expérience en biologie moléculaire de l'hévéa, Valérie Pujade-Renaud pour m'avoir éclairé sur la génomique de l'hévéa. Je remercie Dominique Garcia dont l'implication constante sur le terrain et en laboratoire depuis de nombreuses années au Brésil a permis de beaucoup faciliter mes travaux. Je ne saurais oublier tous les amis que j'ai connus sur les plantations brésiliennes et qui ont su me faire partager leur passion pour l'hévéa, et plus particulièrement Carlos Mattos (ainsi que Fabiana et Amandinha pour leur hospitalité), Bertrand Vignes, Eric Cavaloc et Cássio Scomparin. Merci à toutes les personnes qui ont accepté de me prodiguer leurs conseils: Didier Tharreau, Agnès Doligez, Xavier Perrier, Jean-Louis Noyer. Enfin je remercie Denis Lespinasse qui, avec Marc Seguin, a été le pionnier de la cartographie génétique de l'hévéa et avec qui les conversations, bien que trop peu fréquentes à mon goût, sont toujours un réel plaisir. 1 2 Préambule La culture de l’hévéa s’est considérablement développée en Asie du sud-est depuis le début du XXème siècle et représentait, avec 9.23 millions de tonnes, 93% de la production mondiale de caoutchouc naturel en 2006. Toutefois si cette région du monde a su faire preuve d’un important dynamisme agricole au cours des dernières décennies, notamment en ce qui concerne la production de caoutchouc naturel (multipliée par 3.9 en 40 ans), il est probable que le développement futur de l’hévéaculture connaisse un rééquilibrage en faveur d’autres zones de production et notamment de l’Amérique Latine. L’Asie du sud-est deviendra en effet de plus en plus une région où s’accentuera la pression sur les terres cultivables, en raison de la conjonction de plusieurs facteurs : forte densité de population humaine, possibilités limitées d’extension des terres agricoles au détriment des zones naturelles, concurrence entre cultures vivrières ou de rente.