Analyse fonctionnelle et étude de la régulation de gènes candidats sous-jacents au QTL GpaVspl impliqué dans la résistance au nématode à kyste Globodera pallida chez la pomme de terre

Les nématodes à kystes sont l un des bioagresseurs causant le plus de dégâts sur les cultures de pommes de terre. La résistance trouvée chez l'accession spl88S.329.18, issue de l'espèce Solanum sparsipilum est caractérisée par un déterminisme oligogénique avec un QTL à localisé sur le chromosome V (GpaVspl) et un QTL mineur localisé sur le chromosome XI(GpaXIspl). Pour obtenir une résistance de haut niveau, l'effet du QTL GpaVspl, doit êtrecomplémenté par celui du QTL à effet faible GpaXIspl. Par génomique comparative, le locusGpaV a été localisé dans un intervalle compris entre 16 et 60 kb sur les génomes de la tomateet des espèces apparentées à la pomme de terre, Solanum demissum et Solanum phureja. Deuxgènes ont été annotés dans cet intervalle sur les génomes de la tomate et de S. demissum : lepremier appartient à la famille des TIR-NBS-LRR (TNL), famille de gènes de résistanceclassiques, et le second appartient à la famille des mitochondrial, transcription terminationfactor (mTERF), dont l implication dans des mécanismes de résistance n a jamais étédémontrée.Les objectifs de ma thèse étaient d'identifier le(s) gène(s) responsable(s) de la résistance àG. pallida, conférée par le locus GpaVspl, et d'étudier sa régulation. Suite à la publication de laséquence du génome de S. phureja, en 2011, nous avons mis en évidence que le locus GpaVétait dupliqué chez S. phureja et que cette duplication était également présente chezS. sparsipilum. Les quatre gènes annotés au locus GpaVspl ont été nommésSpl_mTERF18430, Spl_TNL18429, Spl_mTERF18453 et Spl_TNL18428.L'effet des deux gènes Spl_mTERF18430 et Spl_TNL18428 sur la résistance à G. pallida aété analysé via des expériences de transformation génétique suivies par des tests de résistancesur les plantes transformées. Un effet partiel du gène Spl_TNL18428 sur la résistance àG. pallida a été mis en évidence par complémentation de plantes sensibles. Aucun effetsignificatif n'a été détecté pour le gène Spl_mTERF18430. Des expériences d'extinctiongénique suggèrent que le deuxième gène TIR-NBS-LRR, Spl_TNL18429, qui est égalementexprimé dans les racines et qui présente un fort pourcentage d'identité de séquence avec legène Spl_TNL18428, pourrait également être impliqué dans la résistance à G. pallida.L'expression du gène rapporteur GFP, placé sous le contrôle du promoteur du gèneSpl_TNL18428, est fortement induite dans les cellules situées autour du syncytium. Cecirenforce l'hypothèse d'une implication du gène Spl_TNL18428 dans la résistance à G. pallida,car la localisation de l'expression de la GFP est similaire à celle de la nécrose, qui estcaractéristique de la réaction développée par les plantes résistantes autour du syncytium induitpar les nématodes.En tenant compte des données bibliographiques récentes, montrant que plusieurs gènes NBSLRRpeuvent être indispensables à l'expression d'une résistance, nos résultats suggèrent queles deux gènes Spl_TNL18428 et Spl_TNL18429 sont nécessaires à l'expression de larésistance à G. pallidaCyst nematodes are one of the pests that cause the most damage to potato cultures. Resistance found in the accession spl88S.329.18 in Solanum sparsipilum is characterized by oligogenic determinism with a strong effect QTL on chromosome V (GpaVspl) and a minor effect QTL on chromosome XI (GpaXIspl). To obtain a high level of resistance, the effect of QTL GpaVspl must be complemented by the low effect QTL GpaXIspl. By comparative genomics, the GpaV locus was located in a range between 16 and 60 kb in genomes of tomato and potato related species: Solanum demissum and Solanum phureja. Two genes were annotated: the first belonging to the TIR -NBS -LRR gene family (TNL) and the second one belonging to the mitochondrial transcription termination factor family (mTERF). The effect of both genes -Spl_TNL18428 and Spl_mTERF18430- on resistance to G. pallida were analyzed via genetic transformation experiments followed by resistance tests on transformed plants. A partial effect of Spl_TNL18428 on resistance to G. pallida was identified by complementation of susceptible plants. Gene silencing experiments suggested that Spl_TNL18429, which occurs in roots and presents a high percentage of sequence identity with the gene Spl_TNL18428, is also involved in resistance to G. pallida. The expression of the GFP reporter gene, under the control of the Spl_TNL18428 gene promoter, is strongly induced in cells located around the syncytium. This strengthens the hypothesis of an involvement of Spl_TNL18428 gene in resistance to G. pallida, because the location of GFP expression is similar to necrosis, which is characteristic of resistant plants. Taking into account that recent data showing that several NBS-LRR genes may be essential for the expression of resistance, our results suggest that both Spl_TNL18428 and Spl_TNL18429 genes are necessary for the expression of resistance to G. pallidaAVIGNON-Bib. numérique (840079901) / SudocSudocFranceF

Cartographie génétique et étude de QTL conférant la résistance au nématode à kyste Globodera pallida (Stone) chez la pomme de terre (Solanum tuberosum ssp. tuberosum L.)

* INRA Centre d'Avignon, Documentation, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diffusion du document : INRA Centre d'Avignon, Documentation, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diplôme : Dr. d'Universit

Production et purification rapide d'une Taq polymérase pour les applications routinières de biologie moléculaire

Cet article présente un protocole simple, rapide et économique de production et de purification d'une enzyme thermostable de type ADN polymérase (Taq polymérase) à destination des manipulations routinières de biologie moléculaire comme la PCR et ses diverses applications

Cartographie génétique et étude de QTL conférant la résistance au nématode à kyste Globodera pallida (Stone) chez la pomme de terre (Solanum tuberosum ssp. tuberosum L.)

Iln'existe pas de sources de résistance de niveau satisfaisant au nématode à kyste Globodera pallida dans l'espèce de pomme de terre cultivée Solanum tuberosum, et la plupart des sources de résistance connues, originaires d'espèces sauvages de Solanum tubéreuses, sont à déterminisme oligogénique ou polygénique Le déterminisme génétique de la résistance à G. pallida a été étudié dans deux descendances diploïdes de pomme de terre. Les parents sensibles sont des clones dihaploïdes de S. tuberosum (tbr). Les parents résistants sont des clones des espèces sauvages S. spegazzinii (spg) et S. sparsipilum (spl). Sept QTL (Quantitative Trait Loci) de résistance ont été cartographiés : deux sur les chromosomes V et XI de spl, trois sur les chromosomes V, VI, et XII de spg, et deux sur les chromosomes VIII et XI de tbr. Les deux QTL cartographiés sur les chromosomes V de spl et spg montrent un effet majeur (R = 76 % et 48 %), les cinq autres QTL détectés montrent un effet mineur (R compris entre 4 et 13 %). La résistance conférée par chacun des QTL provoque une inversion du sexe-ratio dans la population de G. pallida en faveur des mâles. Quand les deux QTL originaires de spl sont présents ensembles dans un même clone, ils induisent une nécrose autour des nématodes, et un arrêt du développement de la majorité d'entre eux. Le QTL à effet majeur originaire de spl confère un niveau de résistance différent selon la population de G. pallida étudiée. Le QTL mineur originaire de spl, et l'association d'au moins deux QTL, ne montrent pas d'effet "population-spécifique".No high level resistance to the cyst nematode Globodera pallida is available in the cultivated potato species Solanum tuberosum. Most of the resistance sources, originating from wild potato species, are oligogenic or polygenic. The genetic determinism of the resistance to G. pallida was studied in two potato diploid progenies. Susceptible parents are dihaploid clones from S. tuberosum (tbr). Resistant parents are clones from the wild diploid species S. spegazzinii (spg) et S. sparsipilum (spl). Seven resistance QTLs (Quantitative Trait Loci) were mapped: two on spl chromosomes V and XI, three on spg chromosomes V, VI, and XII, and two on tbr chromosomes VIII and XI. The two QTLs mapped on spl and spg chromosomes V, showed a major effect (R =76% and 48%). The five other QTLs showed a minor effect (R between 4 and 13%)The resistance conferred by each QTL provokes a shift of the sex-ratio toward males. The joint presence of the two QTLs from spl, provokes a necrotic reaction around nematodes, and the blocking of the development for most of them. The major effect QTL from spl confers a different resistance level depending on the G. pallida population. The minor effect QTL from spl, and the joint presence of at least two QTLs don't show a population-specific effect.The resistance QTLs to G. pallida are going to be integrated in breeding programs, thanks to PCR markers developed during this work. QTLs will be associated in taking account the resistance level against the different G. pallida populations.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Molecular linkage mapping of a diploid progeny between Solanum tuberosum and S. spegazzinii

International audienc

La pomme de terre entre en résistance

National audienc

Cartographie de QTL de résistance au nématode à kyste chez la pomme de terre

National audienc

How different allelic combinations at resistance QTLs control the multiplication of Globodera pallida populations?

International audienc