Architecture génétique de la résistance du pommier et du poirier aux bioagresseurs

Pour cela, nous développons des approches de cartographie génétique en descendances F1 et de génétique d’association pour préciser l’emplacement des gènes/QTLs de résistance sur les chromosomes du pommier ou du poirier.

Chez le pommier, cette démarche est désormais fortement enrichie par le suivi des haplotypes résistants le long des pedigrees récemment reconstruits au sein des variétés anciennes de pommier (Fig1). L’identification de points de recombinaison au voisinage des QTLs-cibles à l’échelle des pedigrees permet en effet de préciser l’emplacement voire l’effet de certains QTLs, ou de planifier des croisements permettant de mieux les caractériser en descendance. Par ailleurs, les pedigrees permettent de prédire la présence d’allèles favorables dans des génotypes jusqu’ici non cartographiés.

Pour certains QTLs/gènes majeurs, nous cherchons à identifier (cloner) les gènes sous-jacents : c’est le cas du QTL de résistance au feu bactérien FB_E de la variété ornementale Evereste, du QTL de résistance à la tavelure qT1 qui colocalise avec le gène majeur Rvi6 et du gène majeur de tolérance au puceron cendré Dp-fl, dans une perspective de compréhension des mécanismes impliqués. Les QTLs qF11 et qF17 de résistance à la tavelure dont le fonctionnement est complémentaire (épistasie) sont aussi des cibles à caractériser dans un proche avenir.  Grâce à la séquence complète annotée du génome du pommier, des gènes candidats positionnels et fonctionnels sont identifiés sous les QTLs et caractérisés en matière de diversité allélique et d’expression. En lien avec les études de génomique fonctionnelle, nous recherchons aussi des QTLs d’expression (eQTLs) de certains gènes de défense identifiés en transcriptomique.

En collaboration avec l’unité LAE d’INRAE Nancy, nous cherchons par ailleurs à identifier les métabolites dont la variation est contrôlée par ces même QTLs de résistance à la tavelure, de manière à identifier des métabolites-candidats qui pourraient être les effecteurs directs de la résistance observée.

Par ailleurs, nous avons exploré l’interaction entre les résistances génétiques et induites par SDP au sein d’une descendance F1 cartographiée, préalablement traitée ou non avec le SDP ASM (acibenzolar-S-methyl) puis inoculée à la tavelure ou au feu bactérien en conditions contrôlées (serre). Dans notre étude, l’ASM ne module que modérément l’expression des QTLs de résistance, mais la combinaison des deux sources de résistance renforce considérablement le niveau global de résistance observée. Dans le cadre du projet CapZeroPhyto, l’efficacité de cette combinaison va être évaluée en verger expérimental (géré par l’UE Horti), dans lequel sont plantés des génotypes des différentes classes de présence/absence des QTLs qT1, qF11 et qF17, qui seront traités ou non à l’ASM.

Les pressions de sélection exercées par les gènes/QTLs de résistance du pommier à la tavelure sur les populations du champignon Venturia inaequalis ont fait l’objet de fortes collaborations avec l’équipe EcoFun qui poursuit ses travaux sur l’adaptation potentielle des populations pathogènes à l’ASM. La durabilité de la combinaison entre résistances intrinsèques (génétiques) et induites par l’ASM va être étudiée dans le verger ci-dessus toujours dans le cadre du projet CapZeroPhyto.

En collaboration avec l’équipe VaDiPom, nous contribuons fortement à la sélection assistée par marqueurs (SAM) de génotypes combinant des gènes majeurs et QTLs de résistance à ces différents pathogènes et ravageurs, tant pour le pommier que pour le poirier (Fig2). Une étape majeure est l’identification et la validation de marqueurs SNP montrant une association suffisamment spécifiques des allèles favorables aux QTLs ciblés et couvrant correctement l’intervalle de confiance de chaque QTL. A nouveau, l’utilisation des pedigrees reconstruits et des haplotypes partagés sert d’une part à orienter les croisements contrôlés de manière à cumuler un maximum d’allèles favorables aux QTLs mobilisés (résistance, qualité du fruit, …), et d’autre part à évaluer a priori la spécificité des SNPs pour identifier efficacement les individus à sélectionner dans les descendances créées.

Publications associées:

Bénéjam J., Ravon E., Gaucher M., Brisset M.N., Durel C.E., Perchepied L., 2020. Acibenzolar-S-methyl and resistance quantitative trait loci complement each other to control apple scab and fire blight. Plant Disease (on line) https://doi.org/10.1094/PDIS-07-20-1439-RE

Dall’Agata, M., Pagliarani, G., Padmarasu, S., Troggio, M., Bianco, L., Dapena, E., Miñarro, M., Aubourg, S., Lespinasse, Y., Durel, C.-E., Tartarini, S., 2018. Identification of candidate genes at the Dp-fl locus conferring resistance against the rosy apple aphid Dysaphis plantaginea. Tree Genetics and Genomes 14, 12. https://doi.org/10.1007/s11295-018-1227-3

Lasserre-Zuber, P., Caffier, V., Stievenard, R., Lemarquand, A., Le Cam, B., Durel, C.-E., 2018. Pyramiding quantitative resistance with a major resistance gene in apple: from ephemeral to enduring effectiveness in controlling scab. Plant Disease 102, 2220–2223. https://doi.org/10.1094/PDIS-11-17-1759-RE

Van de Weg, E., Di Guardo, M., Jänsch, M., Socquet-Juglard, D., Costa, F., Baumgartner, I., Broggini, G., Kellerhals, M., Troggio, M., Laurens, F., Durel, C.-E., Patocchi, A., 2018. Epistatic fire blight resistance QTL alleles in the apple cultivar ‘Enterprise’ and selection X-6398 discovered and characterized through pedigree-informed analysis. Molecular Breeding 38, 5. https://doi.org/10.1007/s11032-017-0755-0

Laloi, G., Vergne, E., Durel, C.-E., Le Cam, B., Caffier, V., 2017. Efficiency of pyramiding of three quantitative resistance loci to apple scab. Plant Pathology 66, 412–422. https://doi.org/10.1111/ppa.12581

Pilet-Nayel, M.-L., Moury, B., Caffier, V., Montarry, J., Kerlan, M.-C., Fournet, S., Durel, C.-E., Delourme, R., 2017. Quantitative resistance to plant pathogens in pyramiding strategies for durable crop protection. Frontiers in Plant Science 8, 1838. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01838

Caffier, V., Le Cam, B., Al Rifaï, M., Bellanger, M.-N., Comby, M., Denancé, C., Didelot, F., Expert, P., Kerdraon, T., Lemarquand, A., Ravon, E., Durel, C.-E., 2016. Slow erosion of a quantitative apple resistance to Venturia inaequalis based on an isolate-specific Quantitative Trait Locus. Infection, Genetics and Evolution 44, 541–548. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2016.07.016

Montanari, S., Perchepied, L., Renault, D., Frijters, L., Velasco, R., Horner, M., Gardiner, S.E., Chagne, D., Bus, V.G.M., Durel, C.-E., Malnoy, M., 2016. A QTL detected in an interspecific pear population confers stable fire blight resistance across different environments and genetic backgrounds. Molecular Breeding 36, 1–16. https://doi.org/10.1007/s11032-016-0473-z

Pagliarani, G., Dapena, E., Miñarro, M., Denancé, C., Lespinasse, Y., Rat-Morris, E., Troggio, M., Durel, C.-E., Tartarini, S., 2016. Fine mapping of the rosy apple aphid resistance locus Dp-fl on linkage group 8 of the apple cultivar ‘Florina’’.’ Tree Genetics and Genomes 12, 56. https://doi.org/10.1007/s11295-016-1015-x

Perchepied, L., Guérif, P., Ravon, E., Denancé, C., Laurens, F., Robert, P., Bouvier, L., Lespinasse, Y., Durel, C.-E., 2016. Polygenic inheritance of resistance to Cacopsylla pyri in a Pyrus communis x P. ussuriensis progeny is explained by three QTLs involving an epistatic interaction. Tree Genetics and Genomes 12, 1–10. https://doi.org/10.1007/s11295-016-1072-1

Montanari, S., Guérif, P., Ravon, E., Denancé, C., Muranty, H., Velasco, R., Chagné, D., Bus, V.G.M., Robert, P., Perchepied, L., Durel, C.-E., 2015. Genetic mapping of Cacopsylla pyri resistance in an interspecific pear (Pyrus spp.) population. Tree Genetics and Genomes 11, 14 p. https://doi.org/10.1007/s11295-015-0901-y

Perchepied, L., Leforestier, D., Ravon, E., Guérif, P., Denancé, C., Tellier, M., Terakami, S., Yamamoto, T., Chevalier, M., Lespinasse, Y., Durel, C.-E., 2015. Genetic mapping and pyramiding of two new pear scab resistance QTLs. Molecular Breeding 35, article n° 197. https://doi.org/10.1007/s11032-015-0391-5