Structuration de la variabilité génétique et étude d’association pan-génomique des caroténoïdes utilisant la technologie DArTseq chez les populations locales de blé dur Tunisien

L’exploitation de la richesse allélique des populations locales de blé dur, qui sont bien
adaptées à leur environnement d’origine, dans les programmes d’amélioration génétique est
devenue une nécessité, pour faire face au changement climatique et pour répondre aux
exigences du marché pour une bonne qualité de la semoule, particulièrement sur le plan
richesse en caroténoïdes (pigments jaunes).
Dans cette optique, les objectifs de cette thèse consistent à i) étudier pour la première
fois la diversité génétique et la structure de la population de 196 lignées issues de six
populations locales tunisiennes utilisant une nouvelle technologie de génotypage à très haut
débit (DArTseq), ii) à évaluer le potentiel de ce germpolasme pour la richesse en caroténoïdes
dans le grain, en investiguant les effets génétiques, environnementaux et interaction
génotype*environnement dans les conditions climatiques tunisiennes et ii) à identifier chez
ces populations locales des QTL associés à la teneur en caroténoïdes moyennant l’étude
d’association pan-génomique (GWAS).
La technologie DArTseq utilisée pour génotypager les 196 lignées, moyennant 16 148
marqueurs DArT polymorphes et informatifs, qui couvraient la totalité des génomes A et B, a
montré une performance élevée. L’analyse de la structure de la population avec l’analyse
discriminante des composantes principales (DAPC) a permis de distinguer cinq groupes avec
les populations Mahmoudi et Biskri qui forment le même pool génétique, alors que la
population Jenah Zarzoura qui constitue le groupe le plus distant. L'analyse de la variance
moléculaire (AMOVA) a montré que la variation génétique était entre les populations locales
plutôt qu’à l’intérieur de celles-ci. La DAPC des populations locales tunisiennes,
méditerranéennes et de l’ouest de l’Asie a montré une similitude génétique entre les
populations locales tunisiennes et nord-africaines, à l'exception de la population Jenah
Zarzoura qui reste toujours la plus éloignée.
Les analyses de caroténoïdes ont montré que les populations locales tunisiennes
possèdent une grande variabilité pour la teneur totale en caroténoïdes (TCC) et pour l’indice
du jaune (IJ). La comparaison des moyennes de l’indice du pigment jaune dans six
environnements et de la teneur totale en caroténoïdes dans deux environnements a montré que
certaines populations locales présentent d’une part des teneurs en caroténoïdes plus élevées
que les variétés améliorées tunisiennes et d’autre part certaines lignées issues des populations
I

Jenah Khotifa ont des teneurs plus élevées que le meilleur témoin des lignées élites de
l’ICARDA. L’héritabilité attendue H2 de l’indice du jaune et de la teneur totale en
caroténoïdes dans tous les environnements est très élevée, allant de 0,72 à 0,95 et de 0,89 à
0,95, respectivement. Cette étude a pu montrer un effet génotype prédominant et une
interaction environnement*génotype minime pour l’indice du pigment jaune. L’analyse de
régression pas à pas a révélé que les composantes de rendement contribuent plus à
l’augmentation de l’indice du pigment jaune, et plus particulièrement le rendement en grains
(R
2
= 0.33, au seuil de signification 5%) a un effet direct et positif sur ce trait en utilisant
l’analyse «path».
L’étude d’association pan-génomique utilisant la technologie DArTseq chez la
collection tunisienne de blé dur étudiée a permis d’identifier 29 QTL significativement
associés à l’indice du jaune évalué dans six environnements, et 12 QTL significativement
associés à la teneur totale des caroténoïdes évaluée dans deux environnements.
Dans cette thèse, nous avons démontré que les populations locales Tunisiennes
possèdent un potentiel pour la richesse en caroténoïdes dans tous les environnements, qui
pourrait être utilisées dans des programmes d’amélioration génétique, ainsi que nous avons
identifié de QTL stables pour l’indice du jaune et la teneur totale en caroténoïdes, qui
pourront être utilisées dans la sélection assistée par marqueurs «Marker assisted selection ou
MAS» pour les teneurs élevées en caroténoïdes dans les conditions environnementales
Tunisiennes.