Atelier 25

Création de nouvelles variétés innovantes de chou-fleur et d’artichaut :

apport des biotechnologies

Gen2Bio - 30/03/2010

Céline Hamon (Vegenov-BBV)

La filière légumière bretonne

- Bretagne = 1ère région légumière française

- Gamme diversifiée de 25 espèces légumières

- 800 000 tonnes de légumes frais

- 400 millions d’euros de chiffre d’affaires

- 70 sociétés d’expédition

- 3000 exploitations de production

Vegenov (BBV)

Centre de Ressources Technologique (CRT)

Association loi 1901

Institut technique agricole (créé en 1989)

Certification ISO 9001 version 2008

St Pol de Léon (29)

Rennes

Projets de recherche appliquée pour le compte d’entreprises

Organisations de producteurs Sélectionneurs,

obtenteurs et semenciers

Agrochimistes

Vegenov (BBV)

→ 4 domaines de compétences R&D

Biologie Cellulaire

- Haplométhodes

- Multiplication et assainissement

- Hybridation interspécifique

Biologie Moléculaire

- Identification et pureté variétale

- Sélection Assistée par Marqueurs

- Gestion des ressources génétiques

Pathologie végétale

- Évaluation de produits phytosanitaires et alternatifs

- Détection de pathogènes

- Laboratoire NS3

- Épidémiologie des maladies légumières et ornementales

Analyse Sensorielle et Nutritionnelle

- Recherche des spécificités

sensorielles d'une production

- Valorisation et amélioration de la qualité nutritionnelle des fruits et légumes

Espèces végétales travaillées à Vegenov (BBV)

→ Espèces fruitières et arboricoles

→ Espèces industrielles, grandes cultures

→ Espèces maraîchères

→ Espèces ornementales (ou à parfum)

Vegenov (BBV)

Une synergie "public-privé"Une interface "amont-aval"

Partenaires professionnels

Partenaires publiques

Collectivités

Appui à la création variétale

Chou-fleur Artichaut

- Famille des Brassicacées - Famille des Astéracées

- Espèce diploïde (2n=18) - Espèce diploïde (2n=34)

- Taille du génome = 1078 Mpb- Taille du génome = 696 Mpb

- 300 000 t produites en Bretagne - 40 000 t produites en Bretagne

Appui à la création variétale

Objectif : utilisation des biotechnologies pour optimiser la sélection de nouvelles variétés de chou-fleur et d’artichaut

Exemples de caractères d’intérêt à introgresser :

- Stérilité

- Résistances à des maladies

- Couleur de la pomme (chou-fleur)

Sélection Assistée par Marqueurs (SAM)

Extraction d’ADN

Marqueurs moléculaires (« empreinte génétique »)

Prélèvements

Appui à la création variétale

Diagnostic génétique précoce (entre le semis et la plantation)

Élimination des plantes ne possédant pas le gène d’intérêt

Appui à la création variétale

→ Marqueurs moléculaires utilisés

Avantages :

- Rapidité et simplicité- Peu coûteux- Petites quantités d’ADN

Inconvénients :

- Dominants- peu reproductibles inter-labo

Avantages :

- Codominants- Robustes et fiables- Reproductibles- Automatisable (séquenceur)

Inconvénients :

- Coûteux

RAPD SSR

Appui à la création variétale

→ Carte génétique du chou-fleur

PBB24.8 PBB1032.8 TO1614.0

PBB45a3.2 PBB620.6 TO127.6 TO317.0

TO423.9 PBB851.4 PBB281.9 PBB189.6 PBB109b17.3

PBB106b

PBB95ab

PBB3615.6

PBB22c8.4

PBB74b9.2

PBB5a4.4 PBB614.2

PBB5315.5

PBB214.74.7 PBB70b3.3 PBB38a1.3 TO410.6 PBB38b3.3 TO52.2 PBB12a10.8 TO275.7 PBB68b3.5 PBB98a4.4 PBB81a

31.4

PBB94.6 TO446.7 PBB898.5

PBB9313.7

PBB721.9PBB55

PBB86a

16.7

PBB1008.1

PBB85.7 TO711.8

TO30

20.5

TO436.1 PBB2610.9

PBB106a8.9

RAPD1c1.7TO138.1PBB52

PBB75a2.7 PBB343.8 PBB56b7.7PBB107

7.2TO31

12.4TO214.7 TO37

23.8

PBB411.3PBB109a

PBB82d

39.0

PBB431.3PBB712.6TO2516.2

PBB75.1TO462.1TO14a2.0PBB5b4.2PBB604.2PBB13.2TO185.4TO35a13.9

TO45a6.6PBB80ac3.7PBB471.3PBB309.2TO114.0PBB276.2PBB108b5.0PBB84gh

12.1

PBB82c4.7PBB592.6PBB10211.6

PBB77a15.9

PBB77b7.8PBB101.4TO260.6PBB251.3PBB200.0PBB731.9TO11.3PBB14a1.3PBB32.6PBB374.6PBB79a5.7BL111.8PBB9112.1PBB1058.5PBB115b

9.40.13.9

20.3

7.52.45.62.31.55.13.50.03.47.70.13.93.00.03.8

10.50.05.4

11.64.83.3

15.7

PBB22b

TO4bPBB114TO34

TO38PBB84ePBB111PBB82abPBB94PBB104PBB57RAPD1bTO36aPBB54TO39PBB115aPBB23TO22PBB97PBB12bT09TO40PBB19TO8PBB50TO33RAPD1a

PBB79g

37.3

PBB112b5.4 PBB79d3.3 TO36b0.8 PBB761.3 PBB1130.0 PBB290.6 PBB14b1.9 PBB630.3 PBB79b0.4 PBB580.0 TO290.6 PBB154.6 PBB496.1 PBB676.1 TO237.4 PBB74a2.9 PBB429.0 PBB65b0.0 PBB926.9 TO1010.1 PBB403.3 TO24ad21.9 TO15

PBB78b

PBB17b

5.7 TO197.14.7 PBB663.2 TO65.4 PBB902.1 PBB510.0 PBB321.3 PBB249.3 PBB69

27.1

PBB39

PBB163.0 TO172.2 TO216.7

PBB84ad13.5

PBB80b11.6

PBB70a

33.1

PBB56a11.9

PBB78c6.7 PBB17a12.6

PBB1112.7

PBB101a5.2 PBB132.1 PBB461.3 PBB86b3.9 PBB873.9 TO323.2 PBB613.3 PBB80de6.1 PBB356.0 TO35b10.0 PBB79c4.7 PBB79h4.7 PBB440.6 PBB43.2 PBB84c7.3 PBB22a4.9 TO202.6 PBB3114.6

PBB6414.7

PBB8814.2

PBB337.9

PBB996.8PBB96ad4.0 TO28

13.8TO4c

1289 cM (kosambi)

275 marqueurs (71 RAPD et 204 RFLP)

Appui à la création variétale

- Collaboration UMR APBV (INRA Rennes) / Vegenov (BBV)

- Projet de 3 ans soutenu par la région Bretagne (PRIR)

Objectifs : développement de nouvelles sources de marqueurs SSR et enrichissement des cartes génétiques de Brassica

Phase 1 (2007-2008) : test de différentes paires d’amorces SSR

Phase 2 (2008-2009) : cartographie des marqueurs SSR sur les différentes cartes Brassica APBV et BBV et cartographie comparée de ces cartes

→ Projet « BRASSAT »

Appui à la création variétale

PBB82d

41.4

SSR1

22.5

SSR26.0PBB430.8PBB712.5T252.5SSR37.8SSR46.4SSR54.4PBB74.9T462.1T14a0.0SSR62.0PBB5b4.0PBB604.0PBB13.1T185.1T35a13.4T45a3.1RAPD6a4.1PBB80ac3.8PBB471.3PBB302.0SSR76.3T113.1SSR81.9PBB275.6PBB108b2.0SSR92.5PBB84gh0.0SSR100.0SSR1111.3PBB82c4.6PBB592.8PBB1027.1RAPD50.0SSR120.0PBB773.9PBB101.3T260.6PBB250.0SSR130.6SSR141.2SSR150.6PBB200.0PBB732.1RAPD8a1.0T11.2PBB14a0.6SSR160.6PBB32.5SSR172.5PBB370.7SSR183.7PBB79a8.4BL10.0SSR193.0SSR201.2SSR214.9SSR2215.9PBB9112.1PBB1053.2PBB115b23.8SSR23

PBB48

16.8

PBB1105.5 PBB68a0.9 PBB81b4.5 PBB98b11.6RAPD9

26.9

PBB78b5.1 T196.9

PBB17b4.5 PBB660.8 SSR242.3 SSR250.0 T60.0 SSR265.1 PBB902.1 PBB510.0 PBB321.3 PBB240.8 SSR271.7 SSR283.4 RAPD2b9.1 PBB6942.4

SSR292.3SSR30

34.1

SSR318.2

SSR3210.8

SSR336.1

SSR341.9PBB24.4PBB1032.7T162.8SSR352.8SSR362.6SSR373.9PBB45a3.1PBB620.6T127.1T39.3SSR389.0T423.8PBB851.4PBB281.9RAPD2a0.0PBB180.7SSR397.7PBB109b4.7SSR4020.0PBB106b

PBB162.9T172.1T2

14.2

PBB84ad5.1

SSR412.9SSR422.0SSR436.7PBB80b0.1SSR444.6SSR450.6SSR468.9PBB70a

26.2

PBB56a10.7

PBB78c6.3

PBB17a11.3

PBB11

12.9

PBB131.9PBB461.4PBB86b4.3PBB101a5.5PBB874.1T321.6SSR471.6PBB610.6SSR482.5PBB80de5.7PBB350.0SSR496.2T35b1.7SSR5013.2PBB79c2.4PBB79h5.5PBB440.6PBB43.1PBB84c6.1PBB22a4.0T202.5PBB311.9PBB880.0PBB642.4SSR517.4PBB997.1PBB339.9PBB96ad3.8T2811.9T4c3.2PBB116

PBB363.6SSR525.1PBB22c0.0SSR53

13.5

PBB74b8.3

PBB5a4.2PBB6

12.6

PBB53

13.6

PBB213.1SSR542.5PBB95ab4.4PBB70b3.2PBB38a1.2T410.6PBB38b2.5SSR553.1RAPD3a2.0SSR561.9SSR571.3T52.1PBB12a1.7RAPD6b7.6SSR580.0T274.3SSR590.7SSR600.7PBB68b3.3PBB98a4.2PBB81a25.1PBB94.4T446.3PBB897.8PBB938.6SSR614.5PBB721.9PBB55

→ Projet « BRASSAT »SSR62

34.4

PBB86a

16.0

SSR636.5

PBB1003.4SSR644.2PBB85.1T7

10.6

T30

12.3

SSR655.1

T435.8

PBB26

11.5

PBB106a

9.3

SSR663.9T130.6SSR676.7PBB52

23.4

RAPD8b

SSR68

34.4

PBB22b8.5

PBB1140.0T4b3.0SSR691.9T349.1SSR7011.6

SSR716.1

T386.6

PBB84e2.2PBB1111.4SSR720.0SSR734.2PBB82ab2.2PBB941.5PBB1044.8PBB578.6SSR747.4SSR750.0SSR763.8T36a0.0B2870.0SSR771.1RAPD43.5PBB547.1PBB115a0.0T393.9PBB232.9T220.0PBB972.9SSR780.7PBB12b0.7SSR796.4SSR807.4RAPD3b0.0SSR811.2T90.0T405.1PBB199.0SSR822.8T84.4PBB501.2SSR831.9T336.0SSR84

SSR85

46.6

SSR86

35.1

SSR87

13.4

SSR888.2

PBB834.3 PBB112b6.8

SSR898.1

PBB79d2.3T36b0.0PBB761.2PBB290.0PBB1130.6PBB14b1.9PBB630.1RAPD70.1SSR900.1PBB79b0.2PBB580.0T290.6PBB150.0SSR913.6SSR921.6PBB496.3PBB675.7T236.9PBB74a2.9PBB426.6SSR931.5SSR941.2PBB65b0.0PBB926.4T102.5SSR952.5SSR965.4PBB403.3T24ad16.4SSR9718.9SSR9827.4T15

SSR996.2

SSR100

10.1

PBB56b3.9

PBB342.5

PBB75a5.1

SSR1013.8

PBB1070.3

RAPD3c0.3

SSR1021.2

SSR1035.8

T318.5

SSR1043.1

SSR1053.2

T215.7

SSR1065.7

T372.5

SSR1075.7

SSR10812.6

PBB411.3

PBB109a

SSR109

49.2

T14c

13.3

T14b2.8T24c

11.5

T24b7.9

PBB45c

16.2

PBB45b

31.0

SSR1101.5

SSR111

25.3

SSR112

1843 cM (kosambi) → 112 marqueurs SSR

Appui à la création variétale

→ Recherche de marqueurs moléculaires liés à des gènes d’intérêt

SM1

M2

1 cM

2 cM

Marqueurs M1 et M2 liés à un gène de stérilité chez le chou-fleur

Jeunes plants en pépinière

Diagnostic génétique (tri des plantes)99%S4

1%F31%F299%S1

Probabilité de posséder le gène S

Phénotype attendu

PlanteFAMILLE X

Appui à la création variétale

En 2009 : mise en route d’un projet de suivi du fonds génétique récurrent dans des schémas de back-cross

Criblage par marqueurs moléculaires spécifiques de la LR dans la descendance

Lignée BC0Lignée récurrente (LR)

X

Lignée récurrente (LR)

X BC1

Accélération du retour au fonds génétique récurrent

BCn

...

Appui à la création variétale

→ Approche « BSA »

Pool de plantes Fertiles Pool de plantes Stériles

Criblage des 2 pools avec des marqueurs moléculaires

Recherche de marqueurs moléculaires polymorphes entre les 2 pools = marqueurs liés au gène de stérilité

Utilisation de ces marqueurs pour trier les descendances des variétés à stériliser

Conclusion

Avantages de la SAM :

- Gain de temps (diagnostic précoce des plantes)

- Diminution du nombre de cycles de sélection

- Accélération du retour aux fonds génétiques récurrents

Conclusion

Quelques limites de la SAM :

- Analyse des plantes dans un temps limité

- Coûts

- Transférabilité des marqueurs inter-fonds génétiques

- Contrôles phénotypiques indispensables

- Suivi du génome récurrent : hétérozygotie ou changement de génotype

- Difficultés pour les caractères quantitatifs

Remerciements

Équipe BM de Vegenov (BBV)

Jessica NoirbenneDaniel LecorreArnaud LaveilhéAnne-Marie JacobGhislaine Dubois

Collègues des structures publiques et privéesavec qui nous avons développé des collaborations