Du phénotype au génotype Interprétation des interactions QTL x Environnement en termes d’adaptation Lacaze Xavier

Caractère quantitatif et Normes de réaction Rendement Génotype 3 X1 X2 Génotype 2 Génotype 1 Environnements Env1 Env2 Env3 Env4

Décomposition de la variation phénotypique Yijk= µ + Gi Effet du génotype i + Ej Effet de l’environnement j + GEij Effet d’interaction G x E + eijk Résiduelle

Déterminisme génétique des interactions G x E Les interactions QTL x E Effet add Effet add Fortes températures Facteur climatique Ex : déficit hydrique Allèle 1 Allèle 2 Env1 Env2 Déf. Hyd. fortes temp.

Intérêt d’un point de vue génétique et amélioration des plantes Possibilité de préconisation de génotypes adaptés à certaines conditions bioclimatiques Sélection Assistée par Marqueurs basée sur des critères bioclimatiques Etudes fréquencielles des conditions environnementales de bassins de production 0-40 40-70 70-100% Risques de Températures échaudantes

Analyse des interactions QTLxE en termes d’adaptation Chr 1 QTL détecté Env 1 QTL détecté Env 2 QTL détecté Env 3 Année 2 Année 1 Année 3 Stress hydrique faible à floraison Stress hydrique fort Au cours du remplissage du grain

Analyse des interactions QTLxE en termes d’adaptation Chr 1 Rég. Fact. Année 1 Année 3 QTL d’adaptation au stress hydrique de fin de cycle Stress hydrique fort Au cours du remplissage du grain

De l’intérêt de l’usage commun de la génétique et de la caractérisation agronomique: Exemple du déterminisme génétique et environnemental de la teneur en protéines du blé dur

Suivi de populations de cartographie de blé dur 1 demi diallèle (4 parents -> 6 croisements) (6 x 48 RILs) Un réseau multilocal 18 environnements Deux sites : Auzeville - Mauguio (2003-2007) Phénotypage (NIRS) pour la teneur en protéines  RIL Néodur Lloyd Ixos   48 Primadur Génotypage pour 82 microsatellites

Formation et maturation du grain Caractérisation environnementale Le temps de la plante - un temps thermique Découpage du cycle des plantes en intervalles successifs de 100°Degrés Jrs Calcul pour les jours correspondant de moyennes de données climatiques par environnement N accumulé dans la plante (en % du maxi) Levée Epi 1 cm DF Ep Flo Maturité Levée Tallage Montaison Formation et maturation du grain Teneur en protéines Accumulation remobilisation/assimilation 100 100°CJ 50 °CJ 1000 1300 1700 2800

Découpage du cycle en intervalles phénologiques successifs Moyennés sur l’ensemble de la population Calcul moyennes climatiques pour chacun des 28 intervalles ETP, Températures diurnes et nocturnes, Précipitations

Covariables environnementales 1 2 … 28 Covariables environnementales Env1 Env2 Env18 génotype Phénotype 1 2 … 288 Facteur env QTL Effet add Allèle 2 Rég. Fact Allèle 1 Fact env

Traitement statistique des données Mise en regard de l’information génétique, phénotypique et environnementale via la régression factorielle Yijk= µ Gi Ej + + + GEij + eijk ρxi+Gi* ρj xi+GEij* kzj xi+ ρj xi*+ GEij* xi = allèle au marqueur considéré zj = covariable environnementale

Traitement statistique des données Régression factorielle Modèle mixte effets aléatoires croisement ; interaction croisement x env effets fixes cov_env; QTL; interaction QTL x cov_env Chaque marqueur et covariable environnementale analysés indépendamment

Xgpw2225 (2A) Résultats (1) Xgpw2281 (2A)

Les effets alléliques marqueur Xgpw2281 (2A)

Formation et maturation du grain Intérêt d’un découpage phénologique précis du cycle de la plante Identification de périodes clés de l’élaboration de la teneur en protéines Intensité des facteurs environnementaux affectant le caractère quantitatif N accumulé dans la plante (en % du maxi) Levée Epi 1 cm DF Ep Flo Maturité Levée Tallage Montaison Formation et maturation du grain 100 50 DT9 NT14 NT24 °CJ 1000 1300 1700 2800