Génétique d’association sous stress hydrique chez le maïs

Abstract

La présente étude a été menée dans le cadre de l’amélioration du maïs face au stress hydrique, où l’objectif général était d’étudier la régulation génétique de la tolérance au stress hydrique chez le maïs lors de différents stades de son développement allant de la germination jusqu’à l’achèvement du cycle de la culture. L’objectif de la première partie de cette étude conduite dans une chambre de culture est la détection des régions génomiques et gènes candidats impliqués dans la réponse au stress hydrique pendant la germination et le développement des semis. Nous avons évalué 420 RILs avec leurs parents provenant d’une population multiparentale (MAGIC) avec un stress hydrique induit par le PEG à la germination et pendant le développement des semis. Une étude d’association à l’échelle du génome (GWAS) a été réalisée pour identifier les régions génomiques associées à la tolérance au stress hydrique. L’étude GWAS a identifié 16 et 28 SNPs significativement associés aux paramètres étudiés dans les conditions normales et de stress, respectivement. Parmi les SNPs détectés, deux SNPs avaient des associations significatives avec plusieurs paramètres avec des corrélations positives élevées, suggérant un contrôle génétique pléiotropique. D’autres SNPs étaient situés dans des régions qui abritaient des QTLs majeurs dans des études antérieures, et colocalisées avec des QTLs pour la tolérance au froid précédemment publiés pour cette population MAGIC. Les régions génomiques comprenaient plusieurs gènes candidats liés aux stress et au développement des plantes. Il s’agit notamment de nombreux gènes et de facteurs de transcription impliqués dans la germination, les caractéristiques des semis et la tolérance à la sécheresse. D’autre part, la GWAS réalisée lors de la deuxième partie conduite sur le terrain en évaluant 318 lignées pures issues d’un panel d’association, nous a permis d’identifier 91 et 114 SNPs significativement associés au rendement et aux paramètres corrélés (vigueur, floraison mâle et femelle, ASI, hauteur de la plante, surface foliaire, sénescence, longueur de l’épi, nombre de rangées par épi et poids de mille grains) dans les conditions normales et de stress hydrique, respectivement. Parmi ces SNPs, six étaient significativement associés avec la surface foliaire dans les deux conditions suggérant un contrôle génétique commun. Les différents SNPs détectés correspondaient à 62 et 89 QTLs dans les conditions normales et de stress hydrique, respectivement, où la majorité des QTLs étaient associés au rendement. Plusieurs QTLs étaient localisés dans des régions génomiques importantes impliquées dans la réponse à différents stress biotiques et abiotiques. Les analyses actuelles fournissent des informations et des outils pour des études ultérieures et des programmes de sélection pour améliorer la tolérance au stress hydrique.