Révéler le paysage génomique : l'exploration révolutionnaire d'InnoVar par l'analyse SNP et GWAS

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La génomique InnoVar couvre plusieurs domaines de travail, notamment la transcriptomique, l'analyse des SNP et les études d'association pangénomique, en exploitant les données de terrain de la VCU et de la DUS. Toutes ces tâches se conjugueront pour examiner les performances des plantes dans des conditions variables afin d'identifier les caractéristiques souhaitables dans le génome de la plante. Nos partenaires de l'université de Bologne et de l'université polytechnique de Madrid ont travaillé sur l'analyse SNP.

Tous les génotypes de blé dur et de blé panifiable, 228 et 236 respectivement, ont ensuite été séquencés au North Central Small Grains Genotyping Laboratory USDA- ARS-ETSARC (Fargo, ND, USA) en utilisant Illumina iSelect Infinium array SNP 90K Chip. Les données ont été filtrées sur la base des SNP correctement cartographiés sur le génome de référence de Triticum turgidum cv Svevo (Maccaferri et al., 2019) et le génome de référence de Triticum aestivum cv Chinese Spring v1.0 (THE INTERNATIONAL WHEAT GENOME SEQUENCING CONSORTIUM (IWGSC) et al., 2018), en retenant 39K SNP pour le blé panifiable et 23K SNP pour le blé dur.

Les données génotypiques, les caractéristiques VCU et DHS et les indices de végétation issus de la phénomique ont été fusionnés pour réaliser des études d'association à l'échelle du génome (GWAS), afin de trouver des marqueurs moléculaires significativement associés à la variabilité phénotypique pour chacune des caractéristiques DHS ou VCU mesurées.

Les résultats ont montré que de nombreux SNP étaient significativement associés à différents caractères, tels que la date d'épiaison, le rendement, la glaucosité du culot et de l'épi, correspondant à des loci de caractères quantitatifs (QTL). Les intervalles QTLs identifient des régions SNP associées à des haplotypes, contrastés et recombinés entre des cultivars provenant de programmes de sélection et de zones agro-climatiques (ACZ) très différents.

La caractérisation génotypique des deux panels a permis d'identifier des seuils de similarité génétique (GSV), qui décrivent mieux les différences entre les génotypes. En outre, la même comparaison a été effectuée en utilisant les caractères DHS comme marqueurs morphologiques, reflétant un groupe de variétés similaire de similarité/dissimilarité déjà identifié avec les données génotypiques.

Des activités en cours et futures seront menées pour mieux décrire la relation entre les variétés et les haplotypes. En outre, des marqueurs PCR kompetitive allele specific (KASP ®) seront mis au point pour marquer les haplotypes significativement associés à la variabilité des caractères DHS et VCU (Semagn et al., 2014). Les marqueurs moléculaires et les informations génétiques de chaque variété permettront d'augmenter et d'améliorer la précision et l'exactitude de la description des protocoles DHS et VCU, des programmes de sélection et des processus d'enregistrement des variétés.

 

Références

Maccaferri, M., Harris, N.S., Twardziok, S.O., Pasam, R.K., Gundlach, H., Spannagl, M., Ormanbekova, D., Lux, T., Prade, V.M., Milner, S.G., Himmelbach, A., Mascher, M., Bagnaresi, P., Faccioli, P., Cozzi, P., Lauria, M., Lazzari, B., Stella, A., Manconi, A., Gnocchi, M., Moscatelli, M., Avni, R., Deek, J., Biyiklioglu, S., Frascaroli, E., Corneti, S., Salvi, S., Sonnante, G., Desiderio, F., Marè, C., Crosatti, C., Mica, E., Özkan, H., Kilian, B., De Vita, P., Marone, D., Joukhadar, R., Mazzucotelli, E., Nigro, D., Gadaleta, A., Chao, S., Faris, J.D., Melo, A.T.O., Pumphrey, M., Pecchioni, N., Milanesi, L., Wiebe, K., Ens, J., MacLachlan, R.P., Clarke, J.M., Sharpe, A.G., Koh, C.S., Liang, K.Y.H., Taylor, G.J., Knox, R., Budak, H., Mastrangelo, A.M., Xu, S.S., Stein, N., Hale, I., Distelfeld, A., Hayden, M.J., Tuberosa, R., Walkowiak, S., Mayer, K.F.X., Ceriotti, A., Pozniak, C.J., Cattivelli, L., 2019. Le génome du blé dur met en évidence les signatures de domestication passées et les cibles d'amélioration futures. Nat Genet 51, 885-895. https://doi.org/10.1038/s41588-019-0381-3

Semagn, K., Babu, R., Hearne, S., Olsen, M., 2014. Single nucleotide polymorphism genotyping using Kompetitive Allele Specific PCR (KASP) : overview of the technology and its application in crop improvement. Mol Breeding 33, 1-14. https://doi.org/10.1007/s11032-013-9917-x

THE INTERNATIONAL WHEAT GENOME SEQUENCING CONSORTIUM (IWGSC), Appels, R., Eversole, K., Stein, N., Feuillet, C., Keller, B., Rogers, J., Pozniak, C.J., Choulet, F., Distelfeld, A., Poland, J., Ronen, G., Sharpe, A.G., Barad, O., Baruch, K., Keeble-Gagnère, G., Mascher, M., Ben-Zvi, G., Josselin, A.-A., Himmelbach, A., Balfourier, F., Gutierrez-Gonzalez, J., Hayden, M., Koh, C., Muehlbauer, G., Pasam, R.K., Paux, E., Rigault, P., Tibbits, J., Tiwari, V., Spannagl, M., Lang, D., Gundlach, H., Haberer, G., Mayer, K.F.X., Ormanbekova, D., Prade, V., Šimková, H., Wicker, T., Swarbreck, D., Rimbert, H., Felder, M., Guilhot, N., Kaithakottil, G., Keilwagen, J., Leroy, P., Lux, T., Twardziok, S., Venturini, L., Juhász, A., Abrouk, M., Fischer, I., Uauy, C., Borrill, P., Ramirez-Gonzalez, R.H., Arnaud, D., Chalabi, S., Chalhoub, B., Cory, A., Datla, R., Davey, M.W., Jacobs, J., Robinson, S.J., Steuernagel, B., van Ex, F., Wulff, B.B.H., Benhamed, M., Bendahmane, A., Concia, L., Latrasse, D., Bartoš, J., Bellec, A., Berges, H., Doležel, J., Frenkel, Z., Gill, B., Korol, A., Letellier, T., Olsen, O.-A., Singh, K., Valárik, M., van der Vossen, E., Vautrin, S., Weining, S., Fahima, T., Glikson, V., Raats, D., Číhalíková, J., Toegelová, H., Vrána, J., Sourdille, P., Darrier, B., Barabaschi, D., Cattivelli, L., Hernandez, P., Galvez, S., Budak, H., Jones, J.D.G., Witek, K., Yu, G., Small, I., Melonek, J., Zhou, R., Belova, T., Kanyuka, K., King, R., Nilsen, K., Walkowiak, S., Cuthbert, R., Knox, R., Wiebe, K., Xiang, D., Rohde, A., Golds, T., Čížková, J., Akpinar, B.A., Biyiklioglu, S., Gao, L., N'Daiye, A., Kubaláková, M., Šafář, J., Alfama, F., Adam-Blondon, A.-F., Flores, R., Guerche, C., Loaec, M., Quesneville, H., Condie, J., Ens, J., Maclachlan, R., Tan, Y., Alberti, A., Aury, J.-M., Barbe, V., Couloux, A., Cruaud, C., Labadie, K., Mangenot, S., Wincker, P., Kaur, G., Luo, M., Sehgal, S., Chhuneja, P., Gupta, O.P., Jindal, S., Kaur, P., Malik, P., Sharma, P., Yadav, B., Singh, N.K., Khurana, J.P., Chaudhary, C., Khurana, P., Kumar, V., Mahato, A., Mathur, S., Sevanthi, A., Sharma, N., Tomar, R.S., Holušová, K., Plíhal, O., Clark, M.D., Heavens, D., Kettleborough, G., Wright, J., Balcárková, B., Hu, Y., Salina, E., Ravin, N., Skryabin, K., Beletsky, A., Kadnikov, V., Mardanov, A., Nesterov, M., Rakitin, A., Sergeeva, E., Handa, H., Kanamori, H., Katagiri, S., Kobayashi, F., Nasuda, S., Tanaka, T., Wu, J., Cattonaro, F., Jiumeng, M., Kugler, K., Pfeifer, M., Sandve, S., Xun, X., Zhan, B., Batley, J., Bayer, P.E., Edwards, D., Hayashi, S., Tulpová, Z., Visendi, P., Cui, L., Du, X., Feng, K., Nie, X., Tong, W., Wang, L., 2018. Repousser les limites de la recherche et de la sélection du blé à l'aide d'un génome de référence entièrement annoté. Science 361, eaar7191. https://doi.org/10.1126/science.aar7191

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