Le sorgho, une espèce « riche en ressources »

Table des matières

Remerciements
Introduction générale
Contexte de la thèse
Chapitre I : Synthèse bibliographique
I. Le sorgho, une espèce « riche en ressources »
I.1- Une espèce d’intérêt au niveau mondial
I.2- Un portefeuille d’utilisations possibles
I.2.1- Alimentation humaine
I.2.2- Alimentation animale
I.2.3- Bioénergie
I.2.4- Biomatériaux
I.3- Besoins pédo-climatiques, écophysiologiques et itinéraires culturaux
I.4- Un réservoir de diversité vecteur de progrès génétique
II. La floraison, une étape clé en termes évolutifs et agronomiques
III. III. La qualité de la biomasse
III.1- Les composantes de la qualité de la biomasse
III.2- Déterminisme génétique de la qualité de la biomasse
IV. La sélection du sorgho
IV.1- Les cibles premières de la sélection du sorgho pour les environnements tempérés
IV.2- La sélection du sorgho en Afrique de l’Ouest
IV.2.1- Un début difficile : l’échec « relatif » du modèle de révolution verte
IV.2.2- Une approche plus proche des attentes des agriculteurs et des contextes locaux : la sélection participative
IV.2.3- Les objectifs actuels de la sélection en Afrique de l’Ouest
IV.2- Les méthodes de sélection du sorgho
IV.4- Optimiser l’efficacité de la sélection au travers de l’utilisation de l’information moléculaire
V.Améliorer la compréhension du déterminisme génétique de la production et de la qualité de la biomasse : stratégie
Chapitre II : Etude du déterminisme génétique de la floraison et de la hauteur des plantes chez le sorgho
I.La date de floraison et la hauteur des plantes : des caractères clés de la sélection chez le sorgho
I.1- La date de floraison : des stratégies de sélection mouvantes et une connaissance du déterminisme génétique encore fragmentaire
I.1.1 – La date de floraison : des stratégies de sélection « mouvantes »
I.1.2– Les composantes de la longueur du cycle chez le sorgho
I.1.3– Déterminisme génétique et moléculaire de la longueur du cycle chez le sorgho
I.2 – La taille des plantes : Sélection et déterminisme génétique
I.2.1- Multi-utilisations vs intensification
I.2.2- Déterminisme génétique de la hauteur chez le sorgho
I.3 – Comment affiner notre compréhension du déterminisme génétique de la longueur du cycle et de la hauteur chez le sorgho ?
II.Integrating genetic analysis and crop modeling: a major QTL can finely adjust photoperiodsensitive sorghum flowering
II.1. Article soumis à Plant Cell and Environment
II-2. Principaux résultats et discussion de l’article « Integrating genetic analysis and crop modeling: a major QTL can finely adjust photoperiod-sensitive sorghum flowering »
II.2.1. Analyse de la population P118 : Intégration de l’analyse génétique et de la modélisation du développement
II-2.2. La modélisation permet de décomposer le caractère complexe de floraison.
II-2.3. Un QTL majeur à effet faible permet d’envisager un réglage fin de la sensibilité à la photopériode.
III. Analyse du déterminisme génétique de la floraison et de la croissance en hauteur au sein d’une population biparentale de type rétrocroisement avancé (BC1F4)
III.1. BC06 : Matériels et méthodes
III.1.1- Développement de la population BC06 : E36-1 (parent donneur) X Keninkeni (parent récurrent)
III.1.2. Site expérimental et conditions environnementales
III.1.3. Dispositif expérimental
III.1.3.1- Hivernage 2014
III.1.3.2- Hivernage 2015
III.1.3.3- Contre saisons 2013 et 2015
III .1.4. Caractérisation phénotypique : Phénologie et croissance
III.1.5 Analyse des données phénotypiques
III.1.5.1- Vérification des données
III.1.5.2- Ajustements des données en prenant en compte la structure des dispositifs expérimentaux
III.1.5.3- Corrélations phénotypiques
III.1.5.4- Estimation des variabilités génétiques
III.1.5.5- Analyse des effets de date de semis et des interactions « Génotype x Date de semis »
III.1.6 – Génotypage de la population BC06
III.1.7. Stratégie de détection de QTL au sein de la population BC06
III.2. Résultats
III.2.1. Variabilité des caractères et héritabilités
III.2.2. Identification des QTL au sein de la population BC06
III.2.2.1- Des régions chromosomiques à effet fort associées à la variation de la durée semis floraison et à la sensibilité à la photopériode
III.2.2.2- Régions chromosomiques associées à la hauteur des tiges et à ses composantes
III.2.2.3- Stabilité des QTL en fonction de la date de semis
III.3. Discussion
III.3.1- Durée du cycle « Semis – Floraison » : De nombreux QTL validés entre études et un nouveau QTL majeur mis en évidence sur le chromosome 3
III.3.2- La hauteur et ses composantes : des gènes majeurs confirmés et plusieurs nouvelles régions à effet plus faibles mises en évidence.
III.3.3- Co-localisations détectées entre les caractères
III.3.4-. Stabilité des QTL détectés entre les dates de semis
IV.Analyse du déterminisme génétique de la durée du cycle et de la croissance en hauteur sur la population « GCP- BCNAM »
IV.1. Le dispositif « GCP-BCNAM » : des ambitions pour « l’analyse génétique » et la « sélection »
IV.2. Matériels et Méthodes
IV.2.1- Matériel végétal
IV.2.1.1- GCP-BCNAM : des ambitions et des contraintes
IV.2.1.2- Variétés parentales du dispositif BCNAM
IV.2.1.3- Développement des populations BCNAM
IV.2.2. Dispositifs expérimentaux
IV.2.2.1- Essai 2014
IV.2.2.2- Essai 2015
IV.2.3- Caractérisation phénotypique des 29 populations BCNAM : Phénologie et croissance
IV.2.4. Analyse des données phénotypiques
IV.2.5. Génotypage des populations BCNAM
IV.2.6. Identification des zones chromosomiques impliquées dans le contrôle de la durée du cycle et de la croissance aérienn
IV.3. Résultats
IV.3.1. Analyse phénotypique des 29 populations BCNAM
IV.3.1.1- Variabilité inter et intra population des caractères mesurés et calcul d’héritabilité
IV.3.1.2- Corrélations phénotypiques entre les caractères de phénologie et de croissance des familles BCNAM en fonction des années
IV.3.2-Analyse d’association « phénotype-génotype »
IV.3.2.1- Des régions génomiques à effet majeur sont associées à la variation de la durée du cycle et de la hauteur des tiges et de ses composantes
IV.3.2.2- Les longueurs du pédoncule et de la panicule sont majoritairement contrôlées par des régions génomiques à effet faibles
IV.3.2.3- Stabilité des régions chromosomiques détectées en fonction des années
IV.3.2.4- Une même région génomique associée à la variation de la hauteur des tiges et de ses composantes
IV.4. Discussion :
IV.4.1- Comparaison des régions chromosomiques identifiées et la bibliographie
IV.4.2- Colocalisations entre QTL de caractères différents
IV.4.3. Stabilité des QTL détectés en fonction des années
Chapitre III : Relations entre production et qualité de la tige : variabilité génétique et impact de la date de semis
I- Variabilité génétique de la composition de la biomasse
II- Impacts des conditions de culture sur la composition de la biomasse
III- Vers une compréhension plus fine de la variabilité de la composition de la biomasse
IV- Article en cours de finalisation à soumette à Field Crop Research
V.Principaux résultats et discussion de l’article : « Genotype and sowing date effects on the production and composition of sorghum stems, disentangling the contributions of dwarfism, earliness and photoperiod sensitivity »
V.1- Un réservoir de diversité génétique pour la composition de la biomasse : un atout vers le développement de variétés adaptées aux différentes voies de valorisation