La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Recherches en génomique forestière et en protection des arbres contre les maladies et les insectes ravageurs Louis Bernier.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Recherches en génomique forestière et en protection des arbres contre les maladies et les insectes ravageurs Louis Bernier."— Transcription de la présentation:

1 Recherches en génomique forestière et en protection des arbres contre les maladies et les insectes ravageurs Louis Bernier

2 Axe 1 Génétique, biologie moléculaire et physiologie Axe 1 Génétique, biologie moléculaire et physiologie Volet 1.1- Étude des génomes et transcriptomes (Bernier, Bousquet, Mackay, Tremblay) Volet 1.2- Physiologie et biologie moléculaire des arbres, plantes forestières et symbioses (Berninger, Desrochers, Khasa, Laliberté, Lapointe, Lechowicz, Margolis, Messier, Piché, Shipley, Tremblay) Volet 1.3- Micropropagation et embryogenèse somatique (Laliberté, Lapointe, Tremblay) Volet 1.4- Flux géniques et structures de populations des arbres, végétaux et leurs agents pathogènes et symbiotiques (Bernier, Bousquet, Dayanandan, Green, Khasa, Mackay, Piché) Volet 1.5- Moyens de lutte biologique contre les pathogènes et insectes ravageurs (Bauce, Bernier, Mauffette)

3 Volet 1.1 Étude des génomes et transcriptomes

4 Répartition de l'équipe (plus de 50 personnes!) Près de 15% de léquipe est située en Alberta! Stratégie canadienne de la biotechnologie Institutions participantes InstitutionsParticipants Université Laval Co-dir : J. Bousquet, J. MacKay P. Rigault, N. Gélinas, R. Beauregard Gestionnaire de projetsP. Poulin Service canadien des forêts (RNCan) N. Isabel, A. Séguin, J. Beaulieu Agriculture et Agroalimentaire Canada A. Bertrand, Y. Castonguay Min. des Ressources Naturelles M. Perron et de la Faune (Québec) University of AlbertaJ. Cooke PAPRICANL. Wallbacks University of GeorgiaJ. Dean Projet financé par… Arborea: La génomique pour la sélection de variétés chez les épinettes (Genomics for molecular breeding in spruces)

5 Mettre en évidence le contrôle génétique sous-jacent à laoûtement des bourgeons (indicateur de ladaptation et de la croissance) et aux caractéristiques du bois Intégrer différentes approches expérimentales de la génomique pour établir des liens entre les gènes (génotypes) et ces caractères complexes Connaissance du génome –Inventaire des gènes actifs chez lépinette: plus de 15,000 identifiés –Répertoire des variations dans lADN des gènes: des milliers de gènes ciblés –Caractérisations fonctionnelles: gènes régulateurs, protéines de réserve, métabolisme de larginine Ressources et méthodes développées pour lanalyse des épinettes –Biopuces à ADN: profils de lexpression, environ 10, 000 gènes à la fois –Méthodes pour déterminer le génotype sur des centaines de gènes en parallèle –Base de données des gènes, leur fonction et variations: ( avec U. of Minnesota)www.ForestTreeDB.org Laoûtement des bourgeons – Génotype vs phénotype –Approches expérimentales: Étude dassociation ( population darbres non-apparentées) et cartographie génétique (familles obtenues de croisements). Jeunes arbres répliqués. –Comparaison de conditions naturelles et artificielles –Analyse fine de la morphologie, du métabolisme et expression des gènes pendant laoutement Caractéristiques du bois - Génotype vs phénotype –Approches expérimentales: Étude dassociation. Test de descendances de 200 familles sur 3 sites. –Densité et rigidité du bois, angle des microfibrils de la cellulose, contenu en lignine, celllulose, composés extractibles Objectifs du projet Arborea

6 (1) Outdoor Valcartier, Quebec Photopériode naturelle (3) Chambre de croissance U. Alberta, Edmonton Changements brusques de la photopériode (1) Sous serres Valcartier, Quebec (2) Chambre de croissance AAFC, Québec Études dassociation et cartographie de QTL, génotypage Expression génique, Biopuces Aoûtement des bourgeons

7 Arborea II: La g é nomique pour la s é lection de vari é t é s chez les é pinettes (Genomics for molecular breeding in spruces) Découverte de marqueurs de gènes indicatifs de ladaptation de la productivité à partir dapproches intégrant la génomique fonctionnelle et associative

8 Volet 1.4 Flux géniques et structures de populations

9 Vers une meilleure évaluation des risques environnementaux liés à la dispersion de nouveaux gènes dans lenvironnement N. Isabel, P. Meirmans, M. Lamothe, P. Talbot, G. Guigou, P. Périnet, D. Khasa, J. Bousquet

10 Problématique Inquiétudes soulevées par le manque de données sur les impacts environnementaux potentiels suivant le déploiement despèces exotiques ou dOGMs. Chez les arbres: risque de contamination génomique des espèces indigènes par les espèces exotiques ou les gènes introduits via le flux génique par le pollen. Déterminer une alternative pour mesurer le flux génique potentiel entre les AGMs et les espèces indigènes, sans le recours aux plantations dAGMs sexuellement matures. Estimer le flux génique depuis les plantations matures despèces exotiques vers les espèces voisines indigènes situées en périphérie, à laide de marqueurs moléculaires. Approche

11 Résultats Khasa, D.P., P. Pollefeys, A. Navarro-Quezada, P. Périnet and J. Bousquet Molecular Ecology Notes 5: Hamzeh, M., P. Périnet et S. Dayanandan J. of the Torrey Botanical Society 133 : Meirmans, P.G., M. Lamothe and N. Isabel, 2007.). Submitted Les taux dintrogression observés diffèrent dépendamment de lespèce "receveuse" et entre les sites. Par contre, ils sont peu variables dans le temps. Les sites forestiers sont faiblement affectés; les arbres isolés en paysage agricole plus affectés. Quand Populus balsamifera est lespèce "receveuse", la majorité des hybrides correspondent à des croisements naturels entre P. balsamifera et P. deltoides. Lampleur des taux dintrogression spontanée trouvés pourrait affecter à très long terme la constitution génétique des populations locales des espèces indigènes sous la condition que les hybrides fortuits soient plus adaptés que les arbres indigènes. Les données obtenues pour P. balsamifera et P. deltoides seront intégrées dans un modèle de prédiction.

12 Atlas phylogéographique des conifères du Canada J. Bousquet, J. Beaulieu, J.P. Jaramillo-Correa, J. Godbout, S. Gerardi, B. Cinget, M. Deslauriers, S. Senneville

13 Problématique La phylogéographie sintéresse à la distribution géographique des lignées ancestrales au sein dune espèce. Ces différentes lignées sont engendrées par des évènements historiques majeurs tels les grandes glaciations du Quaternaire. Les connaissances sur la diversité génétique dordre géographique de ces espèces savèrent indispensables pour la conservation appropriée des ressources génétiques. Lobjectif du projet est donc de constituer un atlas phylogéographique des conifères à large distribution canadienne. Chez la plupart des conifères, lADN mitochondrial est transmis maternellement par les graines uniquement, et non par le pollen comme pour lADN du noyau. Parce que les graines sont dispersées sur de plus courtes distances que le pollen, les structures géographiques représentatives des lignées ancestrales sont donc plus faciles à détecter dans lADN mitochondrial. Doù lemphase sur la recherche et la découverte de polymorphismes spécifiques au génome mitochondrial. Approche

14 Résultats La structure phylogéographique a été déterminée pour quelques conifères à vaste distribution: pin gris, épinette noire, pin tordu dans lOuest canadien. Le nombre de lignées ancestrales et leur étendue géographique ont pu être déterminés. Ces résultats ont permis didentifier des refuges glaciaires distincts près des côtes et au sud. Linlandsis mais aussi les chaînes de montagnes comme les Rocheuses, les Cascades et les Appalaches ont permis lisolement et la différenciation génétique des refuges. Les voies de recolonisation postglaciaire et les zones de rencontre des fronts de migration ne correspondent pas toujours dune espèce à lautre. Ainsi, pour le pin gris, le centre du Québec constitue une zone de rencontre génétiquement hétérogène alors que pour lépinette noire, cest la vallée du St-Laurent qui constitue une telle zone. Dautres espèces comme lépinette blanche, le sapin baumier, le mélèze laricin, le pin blanc, la pruche et lif sont présentement considérées. Publications: dans Molecular Ecology. Voir affiche # 29 (Godbout et al.)

15 Volet 1.5 Raffiner les moyens de lutte contre les champignons pathogènes et les insectes ravageurs, en utilisant des approches moléculaires et physiologiques.

16 Équipe Yves Mauffette Écophysiologie des essences feuillues détermination de l'allocation du carbone, de la photosynthèse, des concentrations de produits toxiques et nutritifs du feuillage en fonction d'insectes phytophages. Dynamique de populations d'insectes défoliateurs présents dans les écosystèmes forestiers et leurs effets sur les plantes hôtes.

17 Équipe Éric Bauce Développement dun outil de prévention (sylvicole) pour accroître la résistance Sélection de plants à résistance naturelle multiple et élucidation des mécanismes physiologiques et biochimiques en cause Adaptation locale des populations de ravageurs Biologie hivernale des insectes forestiers dans un contexte de changements climatiques

18 Équipe Louis Bernier Diversité des espèces et dynamique des populations de champignons pathogènes (1.4) Étude des interactions arbre-pathogène (1.1) Développement dagents de lutte biologique

19 Diversité des champignons pathogènes Collaborateurs: C. Breuil (UBC), RC Hamelin (SCF), GR Stanosz (UWisc) Champignons ophiostomatoïdes (bleuissement) Espèces associées aux scolytes de lécorce (M.-È. Beaulieu) Génétique des populations (P. Gagné, C. Morin) Affiche #5

20 Pourquoi étudier la diversité des champignons pathogènes ? Associer la bonne espèce fongique à la bonne maladie Complexes despèces apparentées: pathogènes vs saprophytes indigènes vs exotiques (quarantaine) Évaluer le degré de variabilité génétique au sein des espèces Plasticité des espèces pathogènes Reproduction sexuée vs asexuée Espèce indigène vs exotique Identifier les sources de variabilité (localité, hôte…) Populations panmictiques vs fragmentées; biotypes Guider les améliorateurs dans le choix des isolats fongiques à utiliser lors des tests de résistance (par ex., PEH au Québec)

21 Étude des interactions arbre-pathogène Chancre septorien Bases physiologiques et moléculaires de la pathogénécité chez le S. musiva (V. Jacobi) Collaborateurs: CM Brasier (UK), WE Hintz (UVic), N Feau (SCF),MJ Mottet (MRNF) Maladie hollandaise de lorme (MHO) Pathogénomique (M. Aoun, K. Plourde, J. Dufour, V. Jacobi) Caractérisation des transposons chez les Ophiostoma (G. Bouvet)

22 Pourquoi étudier les interactions hôte-pathogène? Identifier les facteurs de pathogénécité et de fitness Modulation Évolution Cibles potentielles pour lutte contre les pathogènes Identifier des gènes de résistance susceptibles dêtre sélectionnés ou manipulés chez lhôte Accélérer la sélection de matériel résistant par les améliorateurs

23 MRNF Travaux en cours sur la MHO Cellules levuriformes Ophiostoma novo-ulmi Mycélium Hylurgopinus rufipes Scolytus multistriatus

24 Inoculation de gaules dorme Inoculation de cals dorme

25 Identification de gènes individuels modulant la pathogénécité chez Ophiostoma novo-ulmi Et-Touil et al Pathogénécité (% défoliaison) H327 + AST AST27: mutant naturel Gène Pat1 DistMarker cMName OPA OPJ OPE OPC OPC OPE cDNA OPC OPE OPC OPP OPE OPA OPA OPA OPE OPJ OPK OPC OPJ OPK OPA OPC OPE OPQ OPQ OPJ OPE OPK OPE OPQ OPC OPC OPE OPJ OPK OPC OPJ OPE Chromosome II (3.8 Mb) a b H327 + M M78: mutant induit in vitro Pathogénécité (% défoliaison) Plourde et al. Données non publiées Gène Pat2 Affiche #58 a b

26 Mycélium Cellules dorme Identification à grande échelle de gènes modulant linteraction entre lorme et O. novo-ulmi Extraction des ARN messagers et analyse des gènes exprimés 72 h après linoculation dO. novo-ulmi Aoun et al. Données non publiées

27 Gènes exprimés lors de linteraction orme - O. novo-ulmi Gènes fongiques Gènes de plante Orphelins 543 Étiquettes (EST) représentant 314 gènes différents Aoun et al. Données non publiées Peu de gènes candidats pour pathogénécité

28 Analyse de lexpression génique nc/pc A: Expression chez cals infectésB: Expression chez cals sains ~30% des gènes sont surexprimés en présence du pathogène Plusieurs dizaines de ces gènes sont homologues à des gènes de résistance (R) connus chez dautres plantes nc/pc A B C D E F G H A B C D E F G H Comparaison de macroarrays (96 gènes/membrane) Lorme dAmérique, bien que très sensible à la MHO, possède des gènes R qui pourraient guider les améliorateurs

29 Lutte biologique contre le bleuissement de laubier Obtention dune souche de Ceratocystis resinifera albinos (Kasper) Inoculation de Kasper pour contrer souches sauvages pigmentées Dispositifs en Colombie-Britannique (2002) et au Québec (2003, 2004) pks1 Souche sauvage Kasper (C. Morin) (mutant spontané)

30 Et ça fonctionne ? Colombie-Britannique C. resinifera sauvage Témoin Kasper % Bleuissement Disque Témoin C. resinifera sauvage Kasper Morin et al Phytopathology 96: Collaborateurs: C Breuil (SCF), DQ Yang (Forintek) Tanguay et al Can.J. Microbiol. 52:

31 En guise de conclusion La génomique, un outil puissant pour : Étudier le génome individuel ou cribler des populations entières Établir les liens entre des gènes et des caractères souvent complexes Étudier différents types dorganismes Accélérer le processus damélioration génétique traditionnelle La lutte biologique en foresterie, bien plus que le BT ! De nombreux microorganismes présentent un potentiel intéressant Écueils à surmonter: application à grande échelle, homologation, commercialisation.


Télécharger ppt "Recherches en génomique forestière et en protection des arbres contre les maladies et les insectes ravageurs Louis Bernier."

Présentations similaires


Annonces Google