Analysis of the genetic diversity of the germinative response to temperature of populations of Lolium perenne L., Festuca arundinacea Schreb and Dactylis glomerata L.

Abstract

La germination des graines est une étape importante dans le cycle biologique de la plante, car elle affecte le développement, la survie et la dynamique des populations de semis. La germination commence par l'absorption de l'eau par la graine et se termine par l'allongement de l'axe embryonnaire en dehors du tégument.Elle est influencée par des facteurs environnementaux et le patrimoine génétique de la graine. La température est l'une des factures les plus importants, car elle régule la germination de trois façons: en déterminant la capacité germinative et la vitesse de germination, en enlevant la dormance primaire et/ou secondaire, et en induisant la dormance secondaire.L'objectif de ce travail est d'analyse de la diversité génétique de la réponse germinative à la température de populations de Lolium perenne L., Festuca arundincea Schreb et Dactylis glomerata L.Dans cette étude, nous avons distingué différents types de réponses à la température, ce qui indique que de la diversité génétique existe entre les lots de chaque espèce. Ces différences dans les réponses, aux températures constantes entre 5 et 32 °C, ont été observées au niveau du pourcentage de germination maximale, de la vitesse de germination (α), lu temps de début de germination (tc) et du temps nécessaire pour attendre 95 % de germination finale (t95%). Des sélections divergentes ont été réalisées sur la capacité à germer à des températures non optimales chez des populations de Lolium perenne L. Sur une population issue de la région de Reims, il ressort un effet important de la sélection pour la capacité à germer à 10 °C qui pourrait être expliqué par la présence d'un gène majeur dominant de dormance des graines à faible température, en ségrégation au sein de la population.La comparaison des fréquences alléliques pour de nombreux marqueurs répartis sur le génome entre les individus germant et ceux ne germant pas à différentes températures a permis d'identifier de nombreux gènes potentiellement impliqués dans la capacité des individus à germer à ces températures. L'effet de ces gènes reste à être validé, par exemple par des études d'expression ou par l'étude de populations crées par sélection pour porter des allèles contrastés.Seed germination is an important step in the plant's life cycle, affecting the development, survival and dynamics of seedling populations. Germination begins with the absorption of water by the seed and ends with the elongation of the embryonic axis outside the integument.It is influenced by environmental factors and the genetic heritage of the seed. Temperature is one of the most important factors, which regulates germination in three ways: by determining germination capacity and germination rate, by removing primary and/or secondary dormancy, and by inducing secondary dormancy.The objective of this work is to analyze the genetic diversity of the germinative response to temperature of populations of Lolium perenne L, Festuca arundinacea Schreb, and Dactylis glomerata L.In this study, we distinguished different types of temperature responses, indicating that genetic diversity exists between lots of each species. In this study, we distinguished different types of responses to temperature, indicating that genetic diversity exists between lots of each species. These differences in responses, at constant temperatures between 5 and 32°C, were observed in terms of maximum germination percentage, germination rate (α), germination start time (tc) and time required to reach 95 % of final germination (t95%).Divergent selections were made on the capacity to germinate at sub-optimal temperatures in populations of Lolium perenne L. In a population from the Reims region, there is an important effect of selection for the capacity to germinate at 10 °C, which could be explained by the presence of a major dominant gene for seed dormancy at low-temperature, in segregated within the population. The comparison of allelic frequencies for many markers distributed over the genome between individuals germinating and those not germinating at different temperatures has identified many genes potentially involved in the ability of individuals to germinate at these temperatures. The effect of these genes has yet to be validated, for example by expression studies or by the study of populations created by selection to carry contrasting alleles