Interaction between Theobroma grandiflorum

Fiche projet
Titre court du projet : TheoBRomics
Titre long du projet : Interaction entre Theobroma grandiflorum et Moniliophthora perniciosa : étude d’association et génomique
fonctionnelle
Porteurs :
Lucilia H. Marcellino, Embrapa Genetic Resources and Biotechnology
Didier Clement, CIRAD-BIOS-AGAP and CEPLAC/CEPEC/SEGEN
Partenaires du réseau : CIRAD
Partenaires étrangers :
Embrapa: Marcellino, Lucilia H.; Alves, Rafael; Barros, Leila; Silva-Werneck, Joseilde O.; Ludke-Falcão, Loeni; Togawa,
Roberto; Grynberg, Priscila; Mendes, Ana; Dusi, Diva; Pappas, Marília; Costa, Marcos M.;
CEPLAC-CEPEC: Gramacho, Karina; Albuquerque, Paulo; Pires, Jose Luis; Lopes, Uilson.
Contexte :
Theobroma grandiflorum (Willd. Ex Spreng.) Schumm, cupuassu, est une espèce originaire d’Amazonie, qui appartient à la famille
des Malvaceae comme le cacao (Theobroma cacao L). Le cupuassu présente un potentiel économique pour les régions amazoniennes
du Brésil en raison de multiples usages de la graine elle-même, mais surtout pour la pulpe très aromatique qui entoure celle-ci, qui
sont utilisés dans l'industrie alimentaire et des cosmétiques. Il peut être cultivé dans un système d'agroforesterie, ce qui en fait un
type d'agriculture durable, donnant ainsi à la région une importance socio-économique et environnementale. Dans l'avenir, sa
culture pourrait aussi devenir plus importante au Brésil et dans d'autres pays. Le cupuassu est affectée par le balai de sorcière, une
maladie fongique causée par un basidiomycète Moniliophthora perniciosa, la même que celle qui affecte le cacao, qui est un facteur
limitant pour la production de fruits. De nombreuses études ont été faites sur l'interaction entre le cacao et M. perniciosa et des
connaissances importantes ont été acquises sur le pathogène et la plante hôte. Des études génétiques (diversité, cartographie
génétique, analyse de QTLs) utilisant des marqueurs moléculaires (SSR e SNP) et des études de génomique fonctionnelle
(transcriptome), couplées avec les données récentes du séquençage du génome du cacaoyer, ont été réalisées. Ces études ont
permis de mieux comprendre les gènes et les processus biologiques impliqués dans la résistance au balai de sorcière. Contrairement
au cacao, la génétique du cupuassu ainsi que la connaissance de la relation entre cupuassu et M.perniciosa sont rares, gênant le
développement de son programme d’amélioration. La similitude avec l'étude de l'interaction entre le cacao et M. perniciosa peut
offrir un soutien au programme d’amélioration du cupuassu. La caractérisation des gènes impliqués dans les interactions plantepathogène présente un grand intérêt et le développement de ce projet se traduira par des outils puissants pour obtenir des variétés
résistantes au balai de sorcière.
Objectifs :
L'objectif général de ce projet est de produire de l'information sur la génétique du cupuassu afin d’accroître les connaissances sur les
mécanismes moléculaires de la résistance au balai de sorcières et de générer de puissants outils utiles pour les programmes de
sélection du cupuassu et du cacao. Plus précisément, nous visons à construire la première carte génétique de référence de
T.grandiflorum et à détecter des régions génomiques impliquées dans la résistance à cette maladie. Par ailleurs, pour obtenir de plus
amples informations sur l'expression des gènes liés à la résistance WBD, des études de génomique fonctionnelle seront effectuées.
Pour cela, des plantes résistantes et sensibles de T. grandiflorum transcriptome, inoculées par M. perniciosa, seront analysées à
l'aide RNASeq, qRTPCR et l'expression de gènes hétérologues.
Actions prévues :
1. Génotypage par GBS des individus (SNPs) et notations des symptômes du balai de sorcière, pour les deux espèces
2. Cartographie génétique pour T. grandiflorum, détection de QTLs (analyse QTL classique et GWAS) pour les deux espèces et
étude de la conservation du génome T. grandiflorum dans le génome de T. cacao.
3. RNA-seq et analyses bio-informatiques
4. Analyse d’expression de gènes candidats
5. Etudes fonctionnelle des gènes candidats par la transformation de plantes modèle (tomate).
Attendu :
1. Données génotypiques (milliers de SNPs) et données phénotypiques (caractère liés M. perniciosa) pour les deux espèces.
2. Carte génétique de T. grandiflorum, QTLs de résistance au balai de sorcière identifiés pour les deux espèces et identification de
régions du génome de T. grandiflorum dans le génome de référence T. cacao.
3. Transcriptome du méristème apical de génotypes T. grandiflorum, résistant et sensible au balai-de-sorcière.
4. Identification des gènes différentiellement exprimés à partir de matériel résistants and sensibles.
5. Gènes impliqués dans la résistance identifiés.
6. Publications et communication lors de congrès et workshop.
Illustrations
Cupuassu broom and meristem inoculation.
Cupuassu fruit
DNA image: © SSilver - Fotolia