Sélection du pommier à l'ère de la génomique

La sélection chez les arbres fruitiers est un processus long et couteux à cause du temps et de l'espace nécessaire à l'évaluation phénotypique de candidats à la sélection. L'utilisation des outils de la génomique devrait permettre d'accélérer ce processus en utilisant des informations génotypiques et phénotypiques d'une population de référence pour identifier des individus d'intérêt issus de croisements dès leur plus jeune âge et pour prédire les phénotypes en fonction des conditions environnementales à l'aide d'un modèle de prédiction géno-phénomique. Un consortium de six partenaires européens, localisés en Belgique, Espagne, France, Italie, Pologne et Suisse, a créé une population de référence pour le pommier et l'a implantée dans un réseau d'essais pour générer les données nécessaires à cette approche. Ceci représente un dispositif unique à ce jour pour le pommier.

La population de référence de pommier compte 534 génotypes, répartis en 269 accessions et 265 descendants de 27 croisements biparentaux, représentant la diversité des variétés traditionnelles de pommier cultivé et le matériel utilisé dans les programmes d'amélioration du pommier au niveau européen, respectivement. Des données de marquage SNP en haute densité, portant sur 303 239 SNPs, ont été obtenues pour ces génotypes par la combinaison de résultats de deux puces de génotypage à haute et moyenne densité, grâce à l'imputation, dont la précision a été évaluée à 0.95. Des caractères d'adaptation à l'environnement, les dates de floraison et de maturité, ont été étudiés dans les six lieux où la population a été plantée. La décomposition de la variance phénotypique en variance génotypique (G), environementale (E) et d'interaction (GxE) a montré une part G très nettement supérieure à la part GxE pour la date de récolte, alors que pour la date de floraison, la part GxE atteignait le même niveau que la part G. La recherche d'association entre marqueurs et variation phénotypique pour ces caractères a permis de confirmer des régions génomiques identifiées précédemment. Des précisions de prédiction génomique de 0.57 et 0.75 ont été estimées pour les dates de floraison et de maturité, respectivement.

Ces résultats ont confirmé l'adéquation de la population de référence pour l'utilisation de la génomique dans la sélection du pommier. Son implantation dans six lieux, avec la possibilité dans chaque lieu d'appliquer deux itinéraires techniques différents, ainsi que le phénotypage de nombreux caractères d'intérêt permettront d'étudier les interactions génotype x environnement x management (GxExM) ainsi que l'intérêt de modèles de prédiction multi-traits pour augmenter l'efficacité des programmes d'amélioration du pommier. La population de référence de pommier sera à la base de nombreux projets, en particulier le travail prévu sur pommier dans le cadre du projet européen H2020 INVITE.
Les modèles de prédiction génomique obtenus grâce aux données de la population de référence permettront d'accélérer l'amélioration du pommier pour des caractères d'intérêt comme la productivité, la taille et qualité des fruits ainsi pour que des caractères d'adaptation au milieu, qui prennent une place plus importante dans le contexte du changement climatique.

Partenaires : cette étude a été menée par les équipes ResPom et VaDiPom de l'unité IRHS et l'unité expérimentale Horticole (à Angers) en collaboration avec des partenaires européens: Agroscope Wâdenswil/ETH Zurich en Suisse, IRTA/CRAG en Espagne, Better3Fruit et KU Leuven en Belgique, Research Center Laimburg en Italie, Research Institute in Horticulture en Pologne, Biometris-WUR aux Pays-Bas, University of Reading au Royaume Uni, University of Minnesota aux Etast-Unis/University of Oldenburg en Allemagne
 
Financement : projet européen FP7 FruitBreedomics No. 265582: Integrated Approach for Increasing Breeding Efficiency in Fruit Tree Crops; projet du métaprogramme SELGEN GDivSelGen; projet RIS3CAT (COTPAFRUIT3CAT) soutenu par le FEDER et le programme CERCA en Catalogne, programme “Severo Ochoa Program for Centres of Excellence in R&D” 2016–2019 (SEV‐20150533) du ministère en charge de l'économie en Espagne

Références bibliographiques : Jung M, Roth M, Aranzana MJ, A. Auwerkerken, M. Bink, C. Denancé, C. Dujak, C.-E. Durel, C. Font i Forcada, C.M. Cantín, W. Guerra, N. Howard, M. Lewandowski, M. Ordidge, M. Rymenants, N. Sanin, B. Studer, E. Zurawicz, F. Laurens, A. Patocchi, H. Muranty (2020) The apple REFPOP—a reference population for genomics-assisted breeding in apple. Horticulture Research 7:189. doi: 10.1038/s41438-020-00408-8

Contact : Hélène Muranty, IRHS, helene.muranty@inrae.fr