La sélection assistée par marqueurs et ce qu’elle nous apprend sur le déterminisme génétique des caractères

La sélection assistée par marqueurs Principe Utiliser les associations marqueurs-QTL (DL) Sélectionner sur le génotype aux marqueurs pour augmenter la valeur génétique Méthodes Sélection sur marqueurs seuls (M) Sélection sur marqueurs+phénotype (M+P) (index ou tandem)

Efficacité de la SAM En théorie… En pratique… - Thèse Bertrand Servin Hospital, Chevalet & Mulsant, Genetics, 1992. Hospital & Charcosset, Genetics, 1997. Moreau, Charcosset, Hospital & Gallais, Genetics, 1998. Hospital, Goldringer & Openshaw, Genetical Research, 2000. Hospital, Genetics, 2001. Dekkers & Hospital, Nature Reviews Genetics, 2002. - Thèse Bertrand Servin En pratique…

MAS: success(?) stories in plants MAS for known genes: MAS for QTL: Hospital, in prep.

SAM expérimentale: un exemple à la Station de Génétique Végétale du Moulon 2 lignées élite de maïs 96 lignées recombinantes 3 QTL détectés rendement-précocité Introgression assistée par marqueurs 2 backcross + 1 autofécondation ~ 200 indiv. et 30 marqueurs / génération Evaluation des effets des introgressions Phénotype et QTL 2 années, 3 lieux Bouchez, Hospital, Causse, Gallais & Charcosset, Genetics, 2002.

MDM: Servin, Dillmann,Decoux & Hospital, J Hered, 2002 Génotype graphique de l’individu sélectionné: RIL Segments QTL introgressés * Marqueurs sélectionnés MDM: Servin, Dillmann,Decoux & Hospital, J Hered, 2002

Génotype graphique de l’individu sélectionné: BC2

Génotype graphique de l’individu sélectionné: BC3

Génotype graphique de l’individu sélectionné: BC3-S1

Résultats de l’introgression… … interactions génotype  environnement ?

La Sélection Assistée par Marqueurs est moins efficace qu’attendu parce que… Les positions des QTL sont mal estimées ? Les effets des QTL sont mal estimés ? oui, mais…

La sélection phénotypique et la SAM « pointent » sur les mêmes régions chromosomiques…

Evolution of allele frequencies © Laurence Moreau Evolution of allele frequencies 1 1 0,9 0,9 before select 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 0,6 Freq. of F2 allele 0.5 0,5 P 0,4 0,4 0,3 0,3 C 0,2 0,2 0,1 0,1 M 50 100 150 200 50 100 Position in chrom. 1 (cM) Position in chrom. 3 (cM) 1 1 0,9 0,9 QTL 0,8 0,8 0,7 0,7 F2 fav 0,6 0,6 Freq. of F2 allele 0,5 0,5 Yield 0,4 0,4 0,3 0,3 Moist 0,2 0,2 0,1 0,1 F2 unfav 50 100 150 50 100 Position in chrom. 2 (cM) Position in chrom. 4 (cM) 26

Il suffit de peu de marqueurs pour contrôler un chromosome entier…

Positions optimales des marqueurs pour contrôler le fond génétique (backcross assisté par marqueurs) Pour un chromosome de 100 cM : Nb marqueurs BC % receveur (sans marq) (avec marq) Position (d) (dv96) 2 1 75 96.6 18.6 27.5 87.5 97.5 21.4 28.0 3 93.75 98.4 22.9 28.6 98.6 8.4 18.3 98.8 11.0 18.8 99.2 12.6 19.2 4 99.3 4.5 13.6 6.5 13.9 99.5 7.8 Servin & Hospital, J Hered, 2002.

La SAM est plus efficace à court terme et moins à long terme… … car elle sélectionne trop les « gros », et pas assez les « petits » QTL

Les positions des QTL sont mal estimées ? Les effets des QTL sont mal estimés ? Les effets estimés sont instables à court terme (une génération) : NON à long terme (plusieurs générations) : OUI recombinaison variation des fréquences épistasie GE SAM: ré-ajuster les pondérations des QTL… Dekkers, Chakraborty & Moreau, 2002.

Conclusion sur le déterminisme des caractères PEU de gènes et BEAUCOUP d’épistasie BEAUCOUP de gènes et PEU d’épistasie BEAUCOUP de gènes et BEAUCOUP d’épistasie…!!!???