Management and exploitation of genetic diversity
Last update of this page: 21/10/2007Team leaders:
François BALFOURIER
Gilles CHARMET
Team members:
General presentation
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L'équipe " gestion et exploitation de la biodiversité " comprend des chercheurs et techniciens de deux départements de recherches de l'INRA : GAP (Génétique et Amélioration des Plantes) et SPE (Santé des Plantes et Environnement).Les ressources génétiques des céréales constituent de plus en plus un enjeu stratégique du secteur " semences végétales " dans le contexte actuel de brevetabilité et de séquençage systématique. Elles sont à la fois un réservoir de diversité immédiatement disponible pour la cartographie, le clonage et les autres applications liées aux biotechnologies et un précieux capital d'échange pour l'accès à d'autres ressources de banques étrangères. D'autre part la détention d'une variabilité élevée, décrite et conservée de manière fiable permet d'anticiper ou de répondre rapidement à l'évolution des besoins agro-industriels : valeur nutritionnelle des blés, résistance à de nouvelles races de parasites (blé, orge), nouveaux produits (triticale, nouveaux cultivars économes en intrants), via les approches classiques ou les biotechnologies.
L'équipe consacre une part importante de ses moyens aux céréales (principalement le blé tendre et le triticale) au travers de projets d'évaluation génotypique et phénotypique de la diversité dans de vastes collections de ressources génétiques, d'analyse de la structuration de ces collections, de méthodologie de gestion, d'étude de la diversité allélique pour des gènes d'intérêt agronomique, d'analyse du déséquilibre de liaison, d'association géno-phénotypique, et enfin de construction de génotype. La finalité de ces recherches est de pouvoir mettre en oeuvre plus efficacement les ressources dans les schémas de création de matériels nouveaux, grâce notamment au développement de marqueurs moléculaires dérivés de gènes candidats et validés par analyse de génétique d'association. Un programme de sélection pour des blés rustiques (à faibles intrants) et de qualité est conduit dans ce sens. De même, un programme d'élargissement de la base génétique du triticale, espèce très récente, créée par l'homme il y a moins d'un siècle est également développé au sein de cette équipe. Il est suivi d'une de pré-amélioration notamment par gestion dynamique en méta-population, en collaboration avec un groupement de sélectionneurs.
L'équipe assume la responsabilité de la conservation de l'ensemble des collections de ressources génétiques des céréales à paille de l'INRA.
Enfin, un programme d'analyse de la variabilité génétique de la truffe (genre Tuber) en relation avec ses hôtes est également conduit par le personnel SPE de cette équipe de recherche, en parallèle avec des études sur les modes de production de plants truffiers.
Main activities or realisations
Structuration de la diversité, analyse du déséquilibre de liaison (DL) et étude d'association chez le blé tendre |
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La totalité de la collection de blé tendre, soit environ 10 000 accessions, a été évaluée pour une dizaine de caractères agro-morphologiques et des caractéristiques technologiques liées à la qualité du grain. La description de la diversité moléculaire d'un sous-échantillon de 4 000 blés pour 38 locus microsatellites a permis de constituer une core-collection de 372 individus représentant 98% de la variabilité. Un marquage plus fin de la diversité allélique pour certains gènes d'intérêt (SNP), de même que l'analyse du déséquilibre de liaison et des études de génétique d'associations géno-phénotypiques ont été entrepris sur cette core-collection. |
Accroissement de la diversité et gestion dynamique chez le triticale |
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Une méta-population de triticale a été créée à partir d'intercroisements entre des triticales primaires octoploïdes et des triticales adaptés hexaploïdes dans le but d'élargir la diversité exploitable. Cette population, menée en gestion dynamique dans six lieux, avec ou sans flux de gènes, donne lieu à un suivi de l'évolution en fonction du temps de la diversité génétique dans un contexte polyploïde particulier. Elle permet en outre des comparaisons intéressantes entre méthodes de gestion dynamique (in situ) et schéma d'amélioration classique. Le matériel est aussi conservé ex situ. |
Détection de QTL (Quantitative Trait Loci) et méthodologies de la sélection |
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L'analyse des variations génétiques et environnementales de la teneur en micronutriments chez le blé tendre et l'identification de régions chromosomiques (QTL) contrôlant la composition du grain, notamment celle des protéines, des fibres et de micronutriments comme les caroténoïdes montre que de nombreux critères de qualité peuvent avoir une base génétique et que l'on peut trouver parmi des ressources génétiques exotiques ou des variétés plus adaptées des accessions d'intérêt à exploiter. |
Innovation et création variétale |
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L'objectif affiché de ce programme collectif associant quatre unités de l'INRA (Clermont, Dijon, Mons et Rennes) est la création de variétés " rustiques de qualité ", c'est à dire des variétés adaptées à des conduites culturales à bas niveaux d'intrants (dans le cadre d'une agriculture plus soucieuse de l'environnement), mais également capables de répondre aux attentes de la filière en matière de qualité technologique. En ce qui concerne Clermont, l'équipe réalise une soixantaine de croisements par an, ce qui se traduit par le suivi de 2 000 descendances en moyenne chaque année. La valeur boulangère est estimée via la teneur en protéines, l'alvéographe Chopin et le test de panification BIPEA. |
More informations...
Description et conservation des ressources génétiques de céréales à paille |
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Le Centre de Ressources Génétiques (CRG) assure la description et la conservation de collections importantes d'espèces céréalières (environ 10 000 blés tendres, 6 500 orges, 1 000 triticales, 700 avoines, 50 seigles). Par collections, on entend d'une part du matériel génétique " patrimonial " : populations de pays, lignées anciennes, variétés radiées du catalogue, d'autre part du matériel " élite " constituant les programmes actifs de création variétale de l'INRA. La création et le maintien de ressources particulières d'intérêt génomique (populations de cartographie, lignées aneuploïdes, ...) sont également réalisés par l'équipe qui gère ainsi 6 500 accessions supplémentaires de blé tendre. |
Identification, co-évolution et production chez la truffe |
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Les objectifs sont : 1/ affiner les méthodes moléculaires de caractérisation et d'identification du champignon pour l'étude de la dynamique des populations fongiques dans les sols et les contrôles de mycorhization et de qualité des produits à base de truffe. 2/ définir, au sein de l'association mycorhizienne entre une essence végétale et le champignon, les interactions entre génotype de l'arbre, génotype du champignon et environnement, sur l'établissement de la symbiose, puis la fructification. 3/ mieux comprendre le fonctionnement des symbiotes et les processus de fructification grâce au séquençage du génome de Tuber melanosporum. |
Some publications
Balfourier F, Ravel C, Bochard AM, Exbrayat Vinson F, Boutet G, Sourdille P, Dufour F, Charmet G 2006. Développement, utilisation et comparaison de différents types de marqueurs pour étudier la diversité parmi une collection de blé tendre. Les Actes du BRG. 6, 129-144Oury FX, Leenhardt F, Rémésy C, Chanliaud E, Duperrier B, Balfourier F, and Charmet G 2006. Genetic variability and stability of grain mineral contents in bread wheat. European Journal of Agronomy. 25, 177-185
Ravel C, Praud S, Murigneux A, Linossier L, Dardevet M, Balfourier F, Dufour P, Brunel D, and Charmet G 2006. Identification of Glu-B1-1 as a candidate gene for the quantity of highmolecular-weight glutenin in bread wheat (Triticum aestivum L.) by means of association study. Theor Appl Genet. 112, 738-743
Crépieux S, Lebreton C, Flament P, and Charmet G 2005. Application of a new IBD-based QTL mapping method to common wheat breeding population: analysis of kernel hardness and dough strength. Theoretical and Applied Genetics. 111, 1409-1419
Charmet G , Robert N, Branlard G, Linossier P, Martre P, and Triboi E 2005. Genetic analysis of dry matter and nitrogen accumulation and protein composition in wheat kernels. Theoretical and Applied Genetics. 111, 540-550
Roussel V, Branlard G, Vézine J, Bertrand D, and Balfourier F 2005. NIRS analysis reveals temporal trends in the chemical composition of French bread wheat accessions cultivated between 1800 and 2000. Journal of Cereal Science. 42, 193-203
Roussel, V, Leisova, L, Exbrayat, F, Stehno, Z, and Balfourier, F 2005. SSR allelic diversity changes in 480 European bread wheat varieties released from 1840 to 2000. Theoretical and Applied Genetics. 111, 162-170
Koenig J, Germeier CU, Frese L, Katsiotis A, Legget M, Loskutov I, Bondo L, Ottoson F, and Veteläinen M 2004. Characterisation of European oat landraces for agronomical, morphological and quality data: assessment of genetic diversity and link with geographical origin. Proc. 7th Int. Oat Conference, Helsinki (Finland). 39
Roussel V, Koenig J, Beckert M, and Balfourier F 2004. Molecular diversity in French bread wheat accessions related to temporal trends and breeding programmes. Theoretical and Applied Genetics. 108, 920-930
Mabru D, Douet JP, Mouton A, Dupré C, Ricard JM, Médina B, Castroviejo M, and Chevalier G 2004. PCR-RFLP using a SNP on the mitochondrial Lsu-rDNA as an easy method to differentiate Tuber melanosporum (Perigord truffle) and other truffle species in cans. Journal of Food Microbiology. 94, 33-42
Murat C, Díez J, Luis P, Delaruelle C, Dupré C, Chevalier G, Bonfante P, and Martin F 2004. Polymorphism at the ribosomal DNA ITS and its relation to postglacial re-colonization routes of the Perigord truffle Tuber melanosporum. New Phytologist. 164, 401-411
Crepieux S, Lebreton C, Servin B, and Charmet G 2004. Quantitative Trait Loci (QTL) detection in multicross inbred designs: recovering QTL identical-by-descent status information from marker data. Genetics. 168, 1737-1749
Bouguennec A, Bernard M, Jestin L, Trottet M, and Lonnet P 2004. Triticale in France. Triticale improvement and production. Mergoum, M. and Gomez-Macpherso, H. (Eds.), FAO, 109-114
Koenig J, Vézine JC, Roussel V, and Balfourier F 2003. Towards a "Biological Resource Centre" for cereal crops. Proc. 10th Int. Wheat Genetics Symposium, 01-06/09/2003, Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura, Paestum (Italy). 598-600
Oury FX, Bérard P, Brancourt-Hulmel M, Depatureaux C, Doussinault G, Galic G, Giraud A, Heumez E, Lecomte C, Pluchard P, Rolland B, Rousset M, and Trottet M 2003. Yield and grain protein concentration in bread wheat : a review and a study of multi-annual data from a French breeding program. Journal of Genetics and Breeding. 57, 59-68



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