Analyse QTL de la ramification du chêne pédonculé en utilisant la tomographie à rayon X

Ce chapitre a fait l’objet d’une publication dans le journal « Tree Genetics & Genomes ». Je propose ici une synthèse de l’article, en français et je l’enrichi par l’analyse d’un trait lié à la flexuosité du tronc, non présenté dans l’article. Une nouvelle méthode d’observation à l’intérieur du bois a été développée grâce à la tomographie à rayon X. Cette technologie permet de quantifier les traces de bourgeon et les nœuds de branche dans le tronc et de créer des traits des ramifications plus précis par rapport à ceux observés à l’extérieur des troncs. Des études génétiques de la ramification épicormique chez le chêne montrent que le contrôle génétique est modéré (Jensen et al. 1997; Savill and Kanowski 1993). En fait, le déterminisme génétique sur la branche séquentielle a déjà été étudié chez le peuplier (Bradshaw and Stettler 1995; Wu and Stettler 1998) et le pin (Shepherd et al. 2002), mais il y a très peu de littérature qui met en évidence le contrôle génétique sur la ramification épicormique chez les arbres forestiers. Le contrôle génétique du bourgeon latent a été seulement étudié chez le pommier (Segura et al. 2009). C’est ainsi la première fois qu’un déterminisme génétique a été mis en évidence pour la ramification épicormique chez les arbres et aussi pour la branchaison séquentielle chez le chêne. Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est de quantifier le contrôle génétique sur la ramification du chêne et caractériser l’architecture de ce déterminisme génétique sur les chromosomes du chêne pédonculé. Pour cela, nous avons (1) estimé la variation phénotypique de la ramification du chêne pédonculé, (2) analysé des QTL pour chaque trait phénotypé et (3) analysé les colocalisations des QTLs liés aux différentes traits de ramifications en terme de dénominateur physiologique commun.

Méthodologie

Cet article est basé sur les résultats apportés par un dispositif expérimental d’une famille de pleins frères, obtenu par une croissement interspécifique de chêne pédonculé. Les observations internes des troncs des arbres échantillonnés ont été réalisées grâce à la tomographie à rayon X sur 332 billons (2 copies de 166 génotypes) récupérés après une éclaircie dans ce site expérimental. Les traits liés aux différents types de ramification (bourgeon primaire, bourgeon secondaire, branche séquentielle, branche épicormique) ont été mesurés en interprétant les images scannées. Pour chaque trait, une analyse QTL a permis d’évaluer si la variation du trait est liée à la présence d’un ou plusieurs marqueurs moléculaires et ainsi déterminer des endroits (loci) sur la carte génétique associés à la variabilité du trait observé. En plus des traits liés aux ramifications présentés dans l’article précité, nous avons aussi mesuré le trait lié à la flexuosité du tronc, quantifiée par la différence entre la longueur exacte de la moelle de tronc et la distance directe la plus courte du début à la fin de la moelle (dLC) de la portion de tronc.

Les traits de ramification variaient considérablement. Des QTLs fortement significatifs ont été détectés pour les traits liés aux bourgeons latents et aux branches épicormiques. Six QTLs ont été détectés pour le nombre de bourgeons latents, et ces QTLs expliquent entre 5,2% et 6,6% de la variation phénotypique. Cela montre que le contrôle génétique du bourgeon latent s’exprime par des petits effets sur plusieurs chromosomes. L’ensemble de ces QTLs explique au total environ 30% de la variation phénotypique, mais ce chiffre risque d’être surestimé à cause de seulement deux répétitions de chaque génotype et du nombre faible de génotypes. Les QTLs qui expliquent plus de 10% de la variation phénotypique sont principalement détectés pour le trait lié aux bourgeons primaires. Pour les autres types de rameaux latéraux, très peu de QTLs ont été détectés. Seulement un QTL a été repéré pour le nombre de branches séquentielles avec 8,3% de PEV. D’ailleurs, aucun QTL significatif pour les branches épicormiques et le bourgeon secondaire n’a été détecté. Pour le trait « pourcentage de branches épicormiques développées », 4 QTLs expliquent au total 27,5% de la variance phénotypique. En revanche, nous n’avons pas détecté de QTL lié à la flexuosité du tronc.