Régulation génétique de la fitness du mutant sugary1 chez le maïs (Zea mays L.).

Abstract

La fitness d’un mutant est cruciale pour toute étude évolutive et génétique. C’est le cas des mutations d’importance économique comme le mutant sugary1 (su1) chez le maïs (Zea mays L.). Les objectives du présent travail sont: 1- Evaluer les effets de divers fonds génétiques du maïs normal sur la fitness de su1 et estimer les effets génétiques contrôlant cette fitness, 2- Approfondir nos connaissances sur l’effet de l’introgression du su1 sur la performance des caractères agronomiques et déterminer par la suite les plus limitant pour la fitness, et 3- Identifier des gènes ou régions génomiques affectants la régulation génétique de la viabilité du su1. Ces objectifs sont abordés en utilisant deux dispositifs basés sur les moyennes des générations autofécondés séparément durant cinq années successives sous conditions naturelles. Le premier dispositif est constitué de deux lignées pures provenant de deux fonds génétiques différents (EP42 et A661), alors que le deuxième dispositif est constitué de deux lignées pures représentant un fond génétique similaire (A619 et A632). Les parents (P1 et P2), F1s, F2s et les rétrocroisements ont été croisés avec la lignée P39 comme donneuse de l’allèle su1, et les 12 croisements produits ont été autofécondés cinq fois. La régulation génétique de la fitness du mutant su1 a été étudiée en employant deux populations de lignées recombinantes (RILs) provenant du croisement entre la lignée B73 et deux lignées de maïs doux (P39 et Il14h). Ces deux populations font patrie du panel Nested Association Mapping (NAM). Pour ces deux populations, une carte génétique saturée par 1106 marqueurs de type single nucleotide polymorphisms (SNP) a été utilisée. En outre, une population type F2 dérivant du croisement entre la lignée A619 et la lignée P39 a été employée dans le but d’identifier les QTLs qui contrôlent la fitness du su1. Cette population a été caractérisée par 295 marqueurs de type microsatellite (SSR). Le control génétique de la fitness de su1 ainsi que ses effets lors de son introgression sur les caractères agronomiques sont fortement influencés par la nature du fond génétique et les conditions environnementales. La fréquence de l’allèle su1 diminue tout au long des générations d’autofécondation dans les deux dispositifs. Nos résultats confirment que la viabilité du su1 est sous contrôle génétique, avec des effets additifs significatifs dus probablement à la contribution de plusieurs gènes à effets mineurs. En effet, plusieurs travaux de recherches ont montré que la germination et la vigueur précoce représentent les deux plus importants caractères pour la viabilité du su1. Cependant, dans le présent travail, les caractères: stand, floraison femelle, hauteur de la plante et longueur de l’épi semblent avoir un rôle capital dans le contrôle de la fitness du su1. La détection des régions génomiques contrôlant la fitness de su1 a été largement influencée par la nature du fond génétique. Un grand bloque de liaison a été détecté autour de locus Su1 au niveau des deux populations RILs. En outre, plusieurs régions génomiques influençant la fitness ont été détectées tout au long du génome. Des QTLs à effets mineurs contrôlant plusieurs caractères à la fois ont été également détectés dans la population F2. Certaines régions génomiques contrôlent en même temps la viabilité et la fertilité via des effets pleiotropiques. En conclusion, nous suggérons que la fitness de su1 dépend de plusieurs gènes à effets mineurs distribués tout au long du génome. Ces gènes qui sont fortement influencés par la nature du fond génétique et les conditions environnementales, contrôlent un certain nombre de caractères liés à la fitness du mutant su1.