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Ministère de l’Agriculture et des Ressources Hydrau liques
Institution de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur Agricole
LABORATOIRE DE GENETIQUE ET
LABORATOIRE DE GENETIQUE ET
AMELIORATION DES PLANTES
Institut National Agronomique de Tunisie
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Laboratoire de Génétique et Amélioration des Plante s Département : Agronomie et Biotechnologie végétale
Enseignants Chercheurs permanentsEnseignants Chercheurs permanents
DAALOUL Abderrazak Professeur INATHARRABI Moncef Professeur INAT / Chef du laboratoireAMARA Hajer Maître de Conférences INATHAMZA Sonia Maître de Conférences INATTRIFA Youssef Maître-Assistant INAT (habilité)HAMADA Walid Maître-Assistant INAT (habilité)HAMADA Walid Maître-Assistant INAT (habilité)TORKI Moez Maître-Assistant INATCHERIF Mejda Maître-Assistante/ Doctorante INATBESBES Raja Ingénieur Principal INATSLAMA Olfa PES Détachée / Doctorante INAT/FST
14 Thèses de DoctoratThèses de Doctorat
16 Mastères soutenus depuis 200116 Mastères soutenus depuis 2001
8 Mastères en cours8 Mastères en cours
5 à 6 PFE / Année Universitaire 5 à 6 PFE / Année Universitaire
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Objectifs
• Mise en œuvre d’outils biotechnologiques pour l’amélioration des céréales
• Caractérisation, évaluation et sélection du germoplasme pour des caractères de portée agronomique
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THEME 1
APPROCHES D’AMÉLIORATION DESCÉRÉALES
Action 1Analyse de la diversité génétique chez le blé et l’orge
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Analyse de la diversité génétique chez le blé et l’orgeAnalyse de la diversité génétique chez le blé et l’orgeAnalyse de la diversité génétique chez le blé et l’orgeAnalyse de la diversité génétique chez le blé et l’orge
Germoplasme local et amélioréGermoplasme local et amélioréGermoplasme local et amélioréGermoplasme local et amélioréGermoplasme introduitGermoplasme introduitGermoplasme introduitGermoplasme introduit
Caractéééérisation agromorphologique
Caractéééérisation phéééénologique
Caractéééérisation biochimique
Caractéééérisation phéééénologique
Caractéééérisation molééééculaire
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Caractérisation agromorphologique du germoplasme local de Blé Dur
Agili (23 accessions) Azizi (7 accessions)Arbi (2 accessions)
Aoudj (2 accessions)Bidi (6 accessions)
Biskri (10 accessions)Baida RP1 (1accession)Bianculida (1accession)Derbessi (6 accessions)
ICM (2 accessions)
132 génotypes BD/250 Collection Nationale132 génotypes BD/250 Collection Nationale132 génotypes BD/250 Collection Nationale132 génotypes BD/250 Collection Nationale
EPIEPIEPIEPI
GRAINGRAINGRAINGRAIN
Couleur des grainsCouleur des grainsCouleur des grainsCouleur des grainsLongueur des grains Longueur des grains Longueur des grains Longueur des grains Largeur des grainsLargeur des grainsLargeur des grainsLargeur des grains
Couleur de l’épiCouleur de l’épiCouleur de l’épiCouleur de l’épiDensité de l’épiDensité de l’épiDensité de l’épiDensité de l’épi
Nombre d’épillets/ épi Nombre d’épillets/ épi Nombre d’épillets/ épi Nombre d’épillets/ épi Longueur de l’épiLongueur de l’épiLongueur de l’épiLongueur de l’épiLargeur de l’épi Largeur de l’épi Largeur de l’épi Largeur de l’épi
Longueur de la barbeLongueur de la barbeLongueur de la barbeLongueur de la barbeCouleur de la barbe Couleur de la barbe Couleur de la barbe Couleur de la barbe Forme des glumesForme des glumesForme des glumesForme des glumes
Forme des glumellesForme des glumellesForme des glumellesForme des glumelles
ICM (2 accessions) Jeneh Kotifa (6 accessions)
Media (10 accessions)Mahmoudi (11 accessions)
Med.98 (1 accession)Mekki (1 accession)Richi (1 accession)
Realshort (2accessions)Realforte (1 accession)
Swabaa eljia (1 accession)Sbei (7 accessions)
Souri (10 accessions)Taganrog (2accessions)
……etc……
GRAINGRAINGRAINGRAIN
COUVERTCOUVERTCOUVERTCOUVERTVEGETALVEGETALVEGETALVEGETAL
Nombre de talles Nombre de talles Nombre de talles Nombre de talles herbacées herbacées herbacées herbacées
Nombre de talles épiéesNombre de talles épiéesNombre de talles épiéesNombre de talles épiéesLe rapport tallesLe rapport tallesLe rapport tallesLe rapport talles----
épis/talles herbacésépis/talles herbacésépis/talles herbacésépis/talles herbacésLongueur de la F. DrapeauLongueur de la F. DrapeauLongueur de la F. DrapeauLongueur de la F. Drapeau
Largeur de la FDLargeur de la FDLargeur de la FDLargeur de la FDSurface de la FD Surface de la FD Surface de la FD Surface de la FD
Hauteur de la planteHauteur de la planteHauteur de la planteHauteur de la plante
Largeur des grainsLargeur des grainsLargeur des grainsLargeur des grainsEpaisseur des grainsEpaisseur des grainsEpaisseur des grainsEpaisseur des grains
Forme des grainsForme des grainsForme des grainsForme des grainsCouleur des grainsCouleur des grainsCouleur des grainsCouleur des grains
Poids de mille grainsPoids de mille grainsPoids de mille grainsPoids de mille grainsNombre de grains/ épiNombre de grains/ épiNombre de grains/ épiNombre de grains/ épi
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Caractérisation phénologique
Caractérisation biochimique et moléculaire
Date d’é’é’é’épiaison Date de floraisonDate de séééénescence de la feuille drapeau Nombre de jours jusqu’à’à’à’à la maturitéééé physiologique Duréééée du péééériode véééégéééétative Indice de remplissage des grains Duréééée de remplissage des grains
Polymorphisme protééééique par éééélectrophorèèèèse SDS Page et A PagePolymorphisme de l’’’’ADN par marqueurs AFLP et SSR
Caractéééérisation et analyse de la diversitéééé du patrimoine géééénéééétique
Pureté Variétale
Réalisation d’un catalogue descriptif
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Port de la dernière feuille
Coloration desbarbes
Disposition de la barbe
Section de la paille
RI
M
Pilosité desglumes
Bec de laglume Forme de la carène Bec de la glumelle
KA
R
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Port de la dernière feuille
Coloration desbarbes
Disposition de la barbe
Section de la paille
IA
R
Pilosité desglumes
Bec de laglume Forme de la carène Bec de la glumelle
KH
I
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Port de la dernière feuille
Coloration desbarbes
Disposition de la barbe
Section de la pailleZA
K
Pilosité desglumes
Bec de laglume Forme de la carène Bec de la glumelle
RA
Z
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Port de la dernière feuille
Coloration desbarbes
Disposition de la barbe
Section de la pailleAB
IA
Pilosité desglumes
Bec de laglume Forme de la carène Bec de la glumelle
OM
R
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Divergence de la barbe de l’épi
Barbe non divergente Barbe faiblement divergen te Barbe divergente
Non divergente : Arbi 1, Arbi 2, Agili 3, Agili bariole, Agili glabr e AP1, Agili glabre RP2, Derbassi AC3,Derbassi AP1, Derbassi AP2, Derbassi RD1, Derbassi AC1, Hamira 1, Hamira 10, Biskri glabre AP2, Biskripubescent AC, Biskri velu RC1, Media 2, Media 4, Me dia 6, Media 7, Media 8, Souri 6, Souri 10, Sbei 1,Baida RP1.
Faiblement divergente : Agili 1, Agili 2, Agili 5, Agili glabre RC1, Agili glabre RC2, Agili glabre RP1, Agili 4, Agili Bariole glabre, Agili pubescent AP2, Biskr i glabre AC2, Biskri glabre, Biskri glabre RP2, Bis kri pubescent AC, Biskri pubescent, AP1, Biskri glabre RP1, Hamira 3, Hamira 7, Hamira 8, Hamira 9, Hamira 11, Hamira 12, Hamira 13, Azizi AP9, Azizi AP6,, Souri 1, Souri 2, Souri 3, Souri 4, Souri 8, Souri 11, Sb ei velu bas1,Sbei velu bas 2, Sbei pubescent 1, Sbei pubesc ent 2, Sbei glabre 1, Sbei glabre 2, F-98 1, F-98 2, Real forte 1, Real forte 2, Adjini AC1, Adjini RC1, Adj 98, Aoudj 1, Aoudj 2, Media 1, Media 3,Media 5, Media 9, Media 10, Bidi AP2, Bidi AP1, Ric hi,, Mekki, TaganrogMahmoudi.
Divergente : Jeneh Kotifa 1, Jeneh Kotifa 2, Jeneh Kotifa 3, Jen eh Kotifa 4, Jeneh Kotifa 5, Jeneh Kotifa 6, Jeneh Kotifa 98, Hamira 2, Hamira 4, Hamira 5, Hami ra 6, Bidi AP3, Bidi AP4, Bidi AP5, Azizi AC2, Aziz i AP1, Azizi AP3, Azizi AP4, Souri 5, Souri 7, Souri 9, Ma hmoudi glabre 1, Mahmoudi glabre 2, Mahmoudi pb, Mahmoudi glabre 3, Mahmoudi glabre 4, Mahmoudi glab re 5, Mahmoudi glabre 6, Mahmoudi 2, Mahmoudi 3, Mahmoudi 4, Real sorte 1, Real sorte 2, Biskri glab re AP3 , Taganrog 2, Derbassi, Real forte 3, Swabaa Elgiaa, Bianculida, Agili blanc.
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La forme du bec
Bec coudé Bec droit Bec légèrement inclinéLa pilosité du rachis
Pilosité faible Pilosité moyenne Pilosité forte
Position du premier article par rapport au collet de l’épi
Position verticale Position inclinée
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Sal
ambo
Byr
sa
Port de la Port de la dernièredernièrefeuillefeuille
GlumeGlumeinférieureinférieure
Bec de laBec de laglumeglume
Coloration Coloration et ciliationet ciliation
desdesoreillettesoreillettes
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Utiq
ue
Port de la Port de la dernièredernièrefeuillefeuille
GlumeGlumeinférieureinférieure
Bec de laBec de laglumeglume
Coloration Coloration et ciliationet ciliation
desdesoreillettesoreillettes
Tebi
ca
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Vag
a
Polymorphisme ProtéiqueProtéique
SS UU B B TT VVSS UU B B TT VV
SS UU B B TT VV
A-P
AGE
SDS-P
AGE
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Caractérisation moléculairePolymorphisme de l’ADN par marqueurs AFLP et SSR
Dendrogramme de 34 cultivars de blé dur anciens, in troduits et modernes ainsi que 7 espèces sauvages apparentées révélé par la méthod e UPGMA basé sur la
combinaison des résultats obtenus par AFLP et SSR
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Ib: orges locales et introduites
Ia: orges fourragères
Caractérisation moléculaireDendrogramme basé sur les marqueurs SSR
introduites
II
III:Orges à 2 rangs
IV*
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Dendrogramme basé sur les données agromorphologiques
Orges locales
Cultivar à haut rendement
Cultivar à 2 rangs
Orges fourragères
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Institut National Agronomique de Tunis Laboratoire de Génétique et Amélioration des Plante s
THEME 1
APPROCHES D’AMÉLIORATION DESCÉRÉALES
Action 2 Intégration de la CIV cellulaire et tissulaire pour l’amélioration
des céréales
Sous action 1 : Utilisation de l’haplodiploïdisatio n et des mutations induites pour l’amélioration du blé dur e t de
l’orge
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Intégration de la CIV en Amélioration des plantes
Embryogenèse gamétophytique
Embryogenèse Somatique
Embryons matures /Androgenèse Gynogenèse H.I
Variabilité Gamétoclonale
Embryons matures /immatures
Variabilité Somaclonale
Sélection in vitro pour la tolérance aux stress abiotiques
Agent sélectif
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Nouvelles approches de sélection basées sur des out ils non conventionnels :Haplodiploïdisation et Mutations induites Gain de temps
Précision de sélection
Optimisation du rendement androgénétique et gynogén étique globale Meilleure compréhension du phénomène d’albinisme
en agissant sur : en agissant sur :
la nature du prétraitement,la composition des milieux de culture (régulateurs de croissance) l’identification du stade optimal de prélèvement d es explants.
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Induction d’embryons androgénétiques (32 °C + Phase de régénération de
Culture d’anthères chez le blé dur
Induction d’embryons androgénétiques (32 °C + Obscurité)
Phase de régénération de cals (25 °C +
Photopériode 16h)
Production de plantes haploïdes
chlorophylliennes et albina
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Microspores mises en culture
Microspores gonflées
Proembryon libéré de l’exine à 15j de
Culture des microspores isolées chez le blé dur
mises en culture gonflées de l’exine à 15j de culture
Embryons androgénétique 3 à 4 semaines de culture
Plantes haploïdes vertes
Plantes haploïdes albina
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Phase Induction Phase Différentiation Phase Développement
Culture d’ovaires non fécondés chez le blé dur
Phase Induction Phase Différentiation Phase Développement
Phase régénérationHDs fertilesAcclimatation Traitement Colchicine 1% +
Tween 20 (4heures)
4 à 6 semaines25°C - Obscurité
6 semaines Photopériode16h/8h22°C/18°C
4 semaines 16h/8h4 semaines 16h/8h2222°°C/18C/18°°CC
4 semaines 4 semaines -- 16h/8h16h/8h2222°°C/18C/18°°CC
Doublement du stock chromosomique
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�� Mise en évidence du stade optimal de prélèvement de s épis pour le blé durMise en évidence du stade optimal de prélèvement de s épis pour le blé dur
Stade cytologique correspondant au stade morphologi que pour la mise en culture des explants chez le blé dur: stade uninucléé tardif à binucléé
� 10.4% de plantes chlorophylliennes chez le blé dur tunisi en contre 1.31% (Jaiti et al., 2000)1.31% (Jaiti et al., 2000)
� Le prétraitement au PEG 1% pendant 10 jours a permi s d’améliorer le taux d’induction et a donné 18% de plantes toutes chlorophylliennes
� La gynogénétique permet de contourner le problème d’albinisme
� Approche moléculaire :Comparaison des résultats de quantification de l’ADN plastidial par rapport à l’ADN nucléaire des plantes vertes et albina afin de vérifier si la cause de l’apparition des pl antes albina est une dégradation de l’ADN plastidial au cours des phases précoces de l’embryogenèse.
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8 génotypes identifiés
VARIETESINTRODUITES
50 GENOTYPES DE BLE DUR
Les génotypes semés dans uneParcelle à L’INAT
Utilisation des mutations induites comme source d e variabilité pour l’amélioration des céréales
GENOTYPESLOCAUX
VARIETEAMELIOREE
INTRODUITES(Egypt) Beni Souif
Souhej
Jenah KhotifaChiliAziziMahmoudiBiskri
KarimÉtude de l’effet du PEG 8000 et de NaClpar Culture hydroponique
Parcelle à L’INAT
8 génotypes mutés par irradiation aux
rayons gamma ( 15 Krad)
![Page 28: LABORATOIRE DE GENETIQUE ET AMELIORATION DES PLANTES … UTAPFin.pdf · Laboratoire de Génétique et Amélioration des Plantes THEME 1 APPROCHES D’AMÉLIORATION DES CÉRÉALES](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022610/5b96584409d3f206218b472c/html5/thumbnails/28.jpg)
Effet du PEG8000 ( -2,5 MPa) sur « LPA/LPR » chez les 50 génotypes de blé dur testésEffet du PEG8000 ( -2,5 MPa) sur « LPA/LPR » chez les 50 génotypes de blé dur testés
Effet de NaCl (100 mM) sur « LPA/LPR » chez les 50 gé notypes de blé dur testés
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Mutants M0
Mutants M1
Les génotypes semés dans uneParcelle à l’INAT
population F 1
Production des lignées HaploïdesProduction des lignées HaploïdesDoublées TolérantesDoublées Tolérantes
XX
Mutants M2
Les génotypes semés à nouveauÉtude de l’effet de PEG 8000 et NaCl
par Culture hydroponique
Étude de l’effet de PEG 8000 et NaCl parune nouvelle Culture hydroponique
Les génotypes semés à nouveauDans la Parcelle
MutantsMutantstolérantstolérants
Variétés amélioréeVariétés améliorée
LPA/LPRChl a/Chl b
xanthophylles caroténoïdes
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Institut National Agronomique de Tunis Laboratoire de Génétique et Amélioration des Plante s
THEME 1
APPROCHES D’AMÉLIORATION DESCÉRÉALES
Action 2 Intégration de la CIV cellulaire et tissulaire pour l’amélioration
des céréales
Sous action 2 : Utilisation des rétrotransposons co mme source de diversité génétique chez l’orge
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Programmes de sélection Variétale
INRAT et ICARDA (Roho,Manel, Rihane, Faïz,
Mumtez…)
Culture in vitro:
� Haplodiploïdisation,� Fusion desprotoplastes
Génétique Moderne:
• Marquage moléculaire• Transfert des gènes• Etiquetage des gènes
Voies d’améliorationde l’orge
Eléments génétiques transposables
� Transposons� Rétrotransposons
protoplastes• Etiquetage des gènes• Sélection assistée
par marqueurs
de l’orge
Eléments génétiques mobiles existant dans le génome des plantes et ayant la particularité de générer des mutations stables dans leurs génomes hôte.
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Facteurs d’activation des rétrotransposons chez les plantes
Culture des tissus
Stress physiques: blessure des tissus, UV…
Stress chimiques: Acide salicylique, acide jasmonique…
Champignons, bactéries, nématodes
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Génotypes Origine Productivité Autres caractéristiques
Ardhaoui Tunisie faible Sensible à la verse et aux parasites
Souihli Tunisie Faible Sensibles aux maladies
Orge
GPK01 Pakistan Moyenne Tolérant aux maladies
GPK99 Pakistan Moyenne Tolérant aux maladies
Martin Algérie Moyenne Résistance moyenne à la sécheresse,
sensibilité aux maladies
Rihane ICARDA Bonne Précoce, sensible aux parasites
Manel INRAT Elevée Précoce, résistante aux maladies et à la
verse
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Culture in vitro Stress physiologiques
� Activer les rétrotransposons Ty1-copia dans le génome de l’orge
� Analyser l’activité transcriptionnelle des rétrotransposons actifs
Induire des mutations stables et bénéfiques pour l’amélioration
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Institut National Agronomique de Tunis Laboratoire de Génétique et Amélioration des Plante s
THEME II
INTERACTION PLANTES-PATHOGENES
Action 1 : Caractérisation génétique et biochimique des champignons phytopathogènes
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Cas de Septoria tritici agent causal de la septoriose du blé en Tunisie
• Caractérisation pathologique
• Analyse de la diversité génétique
• Identification des toxines produites dans les filtrats de culture
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INTERACTION BLE- S. TRITICI
Erik
4B1149
Pathotypes
+1 2 3 4 5 6 7 8
+++
++
++
++
++
--
--
CARACTERISATION PATHOLOGIQUEB
lé te
ndre
4B160
Amazon
Salamouni
ST6
Coulter
Sceptre
4B1149
+
++
++
+
+-
+
++
++
++
++
++
+
+
++
+++
-----
----
----
---
--
--
---
---
--
--B
lé d
urB
lé te
ndre
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Isolats canadiens(21)
Pathotype 1 (8)Pathotype 2 (13)
Isolats tunisiens(27)
Pathotype 7 (4)
Pathotype 8 (23)
Isolats algériens Pathotype 1 (1)
Distribution des Pathotypes
Isolats algériens(18)
Pathotype 1 (1)Pathotype 2 (3)Pathotype 3 (3)Pathotype 4 (5)Pathotype 5 (1)Pathotype 6 (1)Pathotype 8 (4)
Combinaisond’amorces hs
Palg Ptun Pcan
Ensemble des locus 0.338 0.277 0.263
Analyse moléculaire par les marqueurs AFLP
Diversité génétique
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Pathotype
3
8
2
2
8
6
8
2
8
8
8
7
7
1
2
5
8
2
88
8
7
8
7
8
I
Isolatsalgériens
Isolatstunisiens
Isolatscanadiens2
1
1
2
1
2
2
2
2
1
2
21
1
11
12
4
II
IIIIV
Dendrogramme construit par la methode UPGMA des 42isolats de S. tritici
canadiens
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Isolement et purification de toxines produites dans les filtrats de culture
Inoculation des extraits protéiques
Karim Haïdra Salamouni
Purification par chromatographie sur colonneet gel d’acrylamide
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Institut National Agronomique de Tunis Laboratoire de Génétique et Amélioration des Plante s
THEME II
INTERACTION PLANTES-PATHOGENES
Action 2: Amélioration génétique de l’orge pour la résistance aux maladies
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� Identification de lignées d’orge ayant une double r ésistance à la rayure réticulée et à la rhynchosporiose
� Etablissement de cartes de liaisons génétiques pour l’orge
� Identification des QTL associés à la résistance de l’orge à la rayure réticulée
Deux Populations haploïde -doublés (HD):Deux Populations haploïde -doublés (HD):
Population Nb de lignées HDs______________________________________________________
Li