Rice (Oryza sativa. L) genetic diversity for early vigor and drought tolerance at the vegetative stage (identification of morphogenetic, metabolic and hydraulic traits towards genetic studies)

La vigueur initiale (accumulation de biomasse aérienne) est déterminante pour un rapide établissement de la culture et l'accès aux ressources, contribuant ainsi à un évitement du stress hydrique. Cette thèse vise à caractériser la diversité phénotypique chez le riz (Oriza Sativa.L) des traits constituant la vigueur initiale et sa plasticité sous stress hydrique. L'étude à démontrée que la vigueur initiale dépend de caractères relatifs aux forces de puits et à la demande en assimilats carbonés, tels que le taux de développement (DR), le tallage et la taille potentielle des feuilles. Une relation négative entre DR et la taille des feuilles a été observée et reliée à des différences d'utilisation des sucres par la plante au niveau des organes source et puits. En particulier des plantes à fort DR ont montré la tendance à stocker très peu d'amidon dans les feuilles source, inversement aux génotypes à grande feuilles. Sous stress hydrique des faibles tolérances à la sécheresse ont été liés à des réductions des activités des organes puits. Cette étude a montré l'existence d'une grande diversité génétique pour des trais liés à la tolérance au stress hydrique chez le riz. De plus des fortes réductions de croissance sous stress ont été observées pour les génotypes vigoureux. En effet de forts DR étaient aussi associés à une forte sensibilité du taux de transpiration foliaire (fermeture stomatique) et à une faible efficience d'utilisation de l'eau sous stress, de plus les génotypes à grandes feuilles ont montré un fort taux de sénescence foliaire. La diversité phénotypique observée dans le panel des riz Japonica est prometteuse pour des analyses génétiques d'association permettant l'amélioration de la tolérance au stress hydrique du riz ; cependant, les éventuelles limitations génétiques liées aux relations négatives observées entre vigueur initiale et tolérance au stress hydrique et donc, la facilité d'une co-sélection pour ces deux caractères complexes, devront être explorées.Early vigour (ie.shoot biomass accumulation) is essential for rapid crop establishment, resource acquisition and can thus contribute to drought avoidance. This work aims at characterizing the diversity of component traits constituting early vigor and its plasticity under drought for rice (Oriza Sativa L.). This study demonstrated that sink dynamics: Developmental Rate (DR, inverse of phyllochron, in C.d-1); tillering capacity and potential leaf size which together constitute incremental demand for assimilates are mayor drivers of early vigor. A tradeoff between DR and leaf size was explained by differences in carbon concentrations in source and sink leaves, in particular high DR genotypes stored low starch in source leaves compared to large leaf genotypes under well watered conditions. Low drought tolerance was related to a reduction in sink activity under drought. This study demonstrates that rice has a great genetic diversity in terms of drought tolerance. Under drought both high DR and large leaves vigorous genotypes had the strongest growth reduction. Indeed, DR was associated to high stomatal sensibility to drought and low WUE, while large leaves genotypes showed high leaf senescence rates. Finally, the phenotypic diversity observed within the studied japonica panel is promising for genetic association studies in order to improve rice drought resistance. The genetic limitations of the negative, phenotypic linkages observed between early vigor and drought tolerance, and thus the easiness to co-select for both traits will have to be explored.MONTPELLIER-SupAgro La Gaillarde (341722306) / SudocSudocFranceF

Genome-wide association reveals novel genomic loci controlling rice grain yield and its component traits under water-deficit stress during the reproductive stage

A diversity panel comprising of 296 indica rice genotypes was phenotyped under non-stress and water-deficit stress conditions during the reproductive stage in the 2013 and 2014 dry seasons (DSs) at IRRI, Philippines. We investigated the genotypic variability for grain yield, yield components, and related traits, and conducted genome-wide association studies (GWAS) using high-density 45K single nucleotide polymorphisms. We detected 38 loci in 2013 and 64 loci in 2014 for non-stress conditions and 69 loci in 2013 and 55 loci in 2014 for water-deficit stress. Desynchronized flowering time confounded grain yield and its components under water-deficit stress in the 2013 experiment. Statistically corrected grain yield and yield component values using days to flowering helped to detect 31 additional genetic loci for grain yield, its components, and the harvest index in 2013. There were few overlaps in the detected loci between years and treatments, and when compared with previous studies using the same panel, indicating the complexity of yield formation under stress. Nevertheless, our analyses provided important insights into the potential links between grain yield with seed set and assimilate partitioning. Our findings demonstrate the complex genetic architecture of yield formation and we propose exploring the genetic basis of less complex component traits as an alternative route for further yield enhancement