Contribution au clonage positionnel d'un gène de résistance à la rouille chez un haut polyploïde, la canne à sucre : exploitation des relations synténiques avec le sorgho et le riz
Institution:
Montpellier 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Modern cultivars of sugarcane are derived from interspecific crosses performed two polyploidy species, a domesticated sugar producing species, S. Officinarum L (2n = 8x=80) and a wild species, S. Spontaneum L. (2n = 5x=40 to 2n=16x=128). In the modern cultivar R570, a major gene (Bru1) conferring resistance to brown rust has been identified. Map-based cloning of a rust resistance gene (Bru1) represents a major challenge given the high polypoidy, aneuploidy and interspecific nature of this genome. To overcome this difficulty, we exploited the good syntenic relation between sugarcane, sorghum and rice. We, in first step, constructed the physical maps covering the sorghum region orthologous at the target region in sugarcane. The BAC-ends of the sorghum contig were used as probes to build a fine map around the target gene in the sugarcane cultivar R570. In second step we have identified the rice sequence orthologous region of the target region and we have compared it to the database of SUCEST contening 250 000 EST of sugarcane. The ADNc identified were used as probes to increase the resolution of the fine map around the target gene in sugarcane. This approch helped us to decrease the genetic size of the target area to 0,56 cM. The mapped probes were used to screen two BAC library of R570. Due to hughly polyploidy and heterozygousof sugarcane, in the identified BAC just a few belonged to the target haplotype. Three of identified BAC cover all the target region on another hom(e)ologous haplotypes when eight identied BAC of the target haplotype don’t cover completely it. This difference of size between hom(e)ologous haplotypes was probably due to an insertion. The BAC-ends and subclones of sugarcane BAC were used to increase the number of markers on the fine map. Sixteen markers was now mapped around Bru1, one was mapped at 0,14 cM distally and one at 0,28 cM proximally to Bru1 and fourteen markers cosegregating with Bru1. At the same time, a desequilibrium linkage approch was tested to decrease the size of the target area containing Bru1
Abstract FR:
Les cultivars modernes de canne à sucre (Saccharum spp) sont de hauts polyploïdes, aneuploïdes (2n = ca 115) issus de croisements interspécifiques entre deux espèces polyploïdes, une espèce sucrée domestiquée Saccharum officinarum (2n = 8x = 80) et une espèce sauvage Saccharum spontaneum (2n = 5x à 12x = 40 à 128). Un gène majeur de résistance à la rouille brune de la canne à sucre, le gène Bru1, a été identifié chez le cultivar moderne R570. Ce gène est la cible d’une approche de clonage positionnel, ce qui représente un véritable challenge compte tenu de la complexité du génome des cultivars modernes. L’exploitation de la syntenie entre le sorgho, le riz et la canne à sucre a été utilisée pour construire une carte génétique fine. Pour cela, un contig de BAC couvrant la région physique du sorgho orthologue à la région cible a été construit, et les extrémités de ces BAC ont été utilisées comme sondes sur la descendance de R570. D’autre part, la région physique du riz orthologue à la région cible a été identifiée et sa séquence a été comparée à la base de données SUCEST comprenant 250 000 EST de canne à sucre. Les ADNc ainsi obtenus ont été utilisés comme sondes sur la descendance de R570. Ceci a permis de réduire la taille de la région cible à une fenêtre de 0,56 cM autour du gène Bru1. Les marqueurs cartographiés à proximité du gène Bru1 ont été utilisés pour cribler deux banques BAC de R570 et initier une marche chromosomique. La nature polyploïde et hétérozygote du génome des cultivars implique que parmi les BAC identifiés seuls quelques uns correspondent à l’haplotype cible. Trois des BAC identifiés couvrent totalement la région cible sur certains des haplotypes hom(é)ologues, alors que les 8 BAC correspondant à l’haplotype cible que nous avons identifiés ne la couvre que partiellement. Cette différence de taille entre l’haplotype cible et les haplotypes hom(é)ologues est probablement due à une insertion. Les extrémités et les sous-clones de BAC canne à sucre ont été exploités pour augmenter la densité en marqueurs de la carte génétique fine qui comprend désormais seize marqueurs, un cartographié à 0,14 cM en position distale par rapport à Bru1, un cartographié à 0,28 cM en position proximale par rapport à Bru1 et quatorze marqueurs coségrégeant avec le gène Bru1. Parallèlement, une approche de déséquilibre de liaison local a été entreprise pour tenter de réduire la taille de la région contenant Bru1