Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Betterave à sucre – Génétique moléculaire“

Background: The Sungbo Eredo Monument is an ancient public work with a system of defensive walls and ditches located in Eredo Local Council Development Area of Epe, Lagos State, southwest Nigeria. A huge section of the monument cuts through the Augustine University campus, forming two-sided vertical walls with a deep ridge in-between. The objective of this investigative study is to determine the microbial profile of soil samples from the monument in the University campus. Methodology: Soil samples were collected from the topsoil at a depth of 7.5cm from four randomly selected points along the edge of the monument. The samples were transported to the microbiology laboratory of the Department of Biological Sciences of Augustine University for analysis. Samples were cultured on Nutrient agar (NA) and incubated aerobically for 24-48 hours for bacteria isolation and on Sabouraud’s Dextrose agar (SDA) for 72 hours for fungi isolation. Bacterial colonies on NA were preliminarily identified to genus level by Gram reaction and conventional biochemical test scheme for Gram-positive (catalase, coagulase, starch hydrolysis) and Gram-negative isolates (oxidase, urease test, indole, methyl red, Voges Proskauer and sugar fermentation tests). Fungi colonies on SDA were identified using conventional macroscopic and microscopic characteristics. Antibiotic susceptibility test of the bacterial isolates to selected antibiotics was done using the Kirby Bauer disc diffusion method. Results: A total of twenty-three bacterial isolates in four genera; Bacillus, Staphylococcus, Cellobiococcus and Micrococcus and nine fungal isolates in three genera; Saccharomyces, Aspergillus and Botrytis were identified from the cultures. The bacterial isolates were sensitive (>50% sensitivity) to only gentamicin and ofloxacin, with 65.2% and 78.3% sensitivity rates respectively, while they were largely resistant to all other antibiotics such as ceftriaxone, erythromycin, cefuroxime, cloxacillin, ceftazidime and augmentin, with resistance rates of 65.2%, 65.2%, 73.9%, 82.6%, 86.9%, 91.3% respectively. Conclusion: The results of this investigative study revealed the presence of antibiotic-resistant bacteria (mainly Gram-positive) and fungi on the archaeological monument of Augustine University, adding to the existing data on microbial spectrum of archaeological monuments that could be useful for unraveling human cultural habits and microbe-related human diseases. However, further studies on molecular identification of these microbial spectrum will be required to ascertain their genetic relatedness and ancestral phylogeny, which will be useful for archaeologists in their study of the Sungbo-Eredo ancestral monument. French title: Identification phénotypique des communautés bactériennes et fongiques du sol habitant un monument archéologique à l'Université Augustine, Ilara Epe, sud-ouest du Nigeria Contexte: Le monument Sungbo Eredo est un ancien ouvrage public doté d'un système de murs défensifs et de fossés situé dans la zone de développement du conseil local d'Eredo à Epe, dans l'État de Lagos, au sud-ouest du Nigéria. Une énorme section du monument traverse le campus de l'Université Augustine, formant des murs verticaux à deux côtés avec une crête profonde entre les deux. L'objectif de cette étude d'investigation est de déterminer le profil microbien d'échantillons de sol provenant du monument du campus universitaire. Méthodologie: Des échantillons de sol ont été prélevés dans la couche arable à une profondeur de 7,5 cm à partir de quatre points choisis au hasard le long du bord du monument. Les échantillons ont été transportés au laboratoire de microbiologie du Département des sciences biologiques de l'Université Augustine pour analyse. Les échantillons ont été cultivés sur gélose nutritive (NA) et incubés en aérobie pendant 24 à 48 heures pour l'isolement des bactéries et sur gélose au dextrose de Sabouraud's(SDA) pendant 72 heures pour l'isolement des champignons. Les colonies bactériennes sur NA ont été préalablement identifiées au niveau du genre par réaction de Gram et schéma de test biochimique conventionnel pour les isolats Gram-positif (catalase, coagulase, hydrolyse de l'amidon) et Gram-négatif (oxydase, test à l'uréase, indole, rouge de méthyle, Voges Proskauer et sucre essais de fermentation). Les colonies de champignons sur SDA ont été identifiées en utilisant des caractéristiques macroscopiques et microscopiques conventionnelles. Le test de sensibilité aux antibiotiques des isolats bactériens à des antibiotiques sélectionnés a été effectué en utilisant la méthode de diffusion sur disque de Kirby Bauer. Résultats: Un total de vingt-trois isolats bactériens dans quatre genres; Bacillus, Staphylococcus, Cellobiococcus et Micrococcus et neuf isolats fongiques de trois genres; Saccharomyces, Aspergillus et Botrytis ont été identifiés à partir des cultures. Les isolats bactériens étaient sensibles (sensibilité >50%) uniquement à la gentamicine et à l'ofloxacine, avec des taux de sensibilité de 65,2 % et 78,3 % respectivement, alors qu'ils étaient largement résistants à tous les autres antibiotiques comme la ceftriaxone, l'érythromycine, la céfuroxime, la cloxacilline, la ceftazidime et l'augmentine avec des taux de résistance de 65,2%, 65,2%, 73,9%, 82,6%, 86,9%, 91,3% respectivement. Conclusion: Les résultats de cette étude d'investigation ont révélé la présence de bactéries résistantes aux antibiotiques (principalement à Gram positif) et de champignons sur le monument archéologique de l'Université Augustine, ajoutant aux données existantes sur le spectre microbien des monuments archéologiques qui pourraient être utiles pour démêler l'homme. les habitudes culturelles et les maladies humaines liées aux microbes. Cependant, d'autres études sur l'identification moléculaire de ces spectres microbiens seront nécessaires pour déterminer leur parenté génétique et leur phylogénie ancestrale, ce qui sera utile aux archéologues dans leur étude du monument ancestral Sungbo-Eredo.

Le polymorphisme moleculaire nucleaire dans le genre beta a ete explore en analysant les adn satellites et les genes ribosomiques. A partir d'une bettarave sucriere, deux types differents d'unite de repetition d'adn satellite ont ete clones et sequences. Ces deux adn satellites sont presents dans toutes les plantes de la section vulgares et absents des sections corolinae et procumbentes. Les genes ribosomiques nucleaires ont ete etudies par des analyses de rflp. Le polymorphisme mis en evidence permet de construire un arbre phylogenique du genre beta. Toutes les betteraves cultivees possedent le meme type d'unite d'adn ribosomique; l'hypothese est faite d'une liaison genetique entre ce type d'unite d'adnr et un allele fortement selectionne d'un gene agronomiquement interessant. Cette etude dyu polymorphisme a un but applique: construire les sondes d'adn specifiques des betteraves sauvages pour pouvoir controler, par des tests moleculaires, leur presence dans des lots de semences de betterave sucriere. La faisabilite technique d'un tel test a ete demontree en utilisant comme sonde le plasmide mitochondrial minicercle c, specifique des cytoplasmes male-fertiles, pour tester la presence de graines mf dans des lots de semences de betteraves a sterilite male cytoplasmique. Le test est realise par hybridation moleculaire sur des adn de graine deposes en tache sur membrane et permet de reperer une graine mf parmi 1000 graines a smc

Depuis l'interdiction des néonicotinoïdes dans l'Union Européenne, la production de betteraves sucrières est fortement menacée par des épidémies de jaunisses virales. Ces maladies sont causées par un complexe de plusieurs virus transmis par les pucerons. Parmi eux, les polérovirus, responsables de jaunisses modérées, tels que le beet mild yellowing virus (BMYV) et le beet chlorosis virus (BChV), sont particulièrement répandus. Afin d’améliorer le criblage des variétés de betteraves sucrières résistantes ou tolérantes aux jaunisses virales, nous avons mis au point un virus recombinant provoquant des symptômes visibles permettant de distinguer facilement et sans autre technologie les plantes infectées des plantes saines. Il s’agit d’un clone de BMYV capable d'induire l'extinction d'un gène endogène via le phénomène de virus induced gene silencing (VIGS) dont l’infection se manifeste par l'apparition accélérée de jaunisses au niveau des nervures des feuilles des betteraves, dès dix jours après l'agroinoculation. Les analyses moléculaires ont révélé que le virus recombinant présente un pouvoir infectieux comparable à celui du virus sauvage, et que l'insertion génétique est stable dans la descendance virale pendant au moins cinq mois après infiltration. Nos résultats ont également montré que le pourcentage de plantes présentant des symptômes de VIGS est représentatif du taux d'infection pour chaque lignée de betteraves testée. L'utilisation de cet outil nous a permis d'identifier visuellement au sein de quarante-deux lignées de betteraves sucrières, une lignée potentiellement résistante au BMYV ainsi que trois lignées partiellement résistantes. De telles lignées représentent des candidats potentiels intéressants pour les programmes de sélection. Ainsi, ce travail valide l'utilisation d'un polérovirus comme vecteur de VIGS, adapté à la betterave sucrière, permettant des criblages visuels et robustes à grande échelle pour l'identification de gènes de résistance ou pour des études fonctionnelles
Since the ban on neonicotinoids in the European Union, sugar beet production has been severely threatened by virus yellows (VY) epidemics. VY are caused by a complex of several aphid-transmitted viruses, among which the poleroviruses beet mild yellowing virus (BMYV) and beet chlorosis virus (BChV) are highly represented. In order to improve the screening of sugar beet varieties resistant or tolerant to viral yellows, we produced a recombinant virus, allowing easy and rapid visual discrimination between infected and healthy plants, without the need of additional equipment. It is a clone of BMYV capable of inducing the silencing of an endogenous gene via the phenomenon of virus induced gene silencing (VIGS), with infection manifesting as accelerated vein clearing of leaves, starting as early as ten days after agroinoculation. Molecular analyses revealed that the recombinant virus displays the same infectivity as the wild-type virus and that the insert is stable within the viral progeny, till at least five months post-infiltration. Our results also indicated that the percentage of VIGS-symptomatic plants is representative of the infection rate for each evaluated line. The use of this tool allowed us to visually identify one BMYV resistant and three partial resistant lines from forty-two sugar beet lines. Such lines represent interesting potential candidates for breeding programs. Thus, this work validates the use of a polerovirus as a VIGS vector, adapted to sugar beet, allowing large-scale, robust visual screenings for the identification of resistance genes or for functional studies

Une étude phylogénétique réalisée sur des isolats viraux mondiaux de BNYVV a permis d’affiner la classification de ce Benyvirus en 5 groupes distincts. Cette nouvelle classification repose sur le type de protéine de capside, la nature des acides aminés hypervariables en position 67 à 70 de la protéine P25 et enfin sur la présence d’un ARN-5 génomique surnuméraire de type Européen ou Asiatique. L’incidence des onze séquences hypervariables a été testée après mutagenèse dirigée de la protéine P25 provenant du clone infectieux disponible au laboratoire. Ainsi, nous avons démontré que ces quatre acides aminés influencent les capacités de la protéine P25 à dimériser et modulent ses fonctions biologiques sur plante hôte hypersensible. Quant à l’ARN-5 de type Européen, un clone ADNc infectieux a pu être produit et son influence testée sur le pouvoir pathogène du virus. L’étude de la protéine P26 codée par cet ARN-5 génomique a été initiée. Son action nécrogène sur plante hôte a été démontré. La localisation nucléaire de la protéine P26 a pu être observée à la fois en contexte viral (immuno-marquages et fusion GFP) et hors contexte viral (fusion GFP). La recherche de partenaires viraux et cellulaire en système double-hybride a révélé la forte capacité intrinsèque de la protéine à activer la transcription dans la levure. Le domaine responsable de cette activation de la transcription a pu être localisé par mutagenèse dirigée dans la partie N-terminale de la protéine, domaine également impliqué dans l’adressage nucléaire de la protéine. L’ensemble des résultats nous permet de proposer un nouveau modèle évolutif en se basant sur le postulat d'une pathogénicité décroissante des isolats de BNYVV, qu’ils aient 4 ou 5 ARN génomiques de polarité positive
Based on the CP sequence, P25 variability at aa positions 67-70, and the presence of a fifth RNA, a new BNYVV classification into 5 groups has been proposed. The effect of the hypervariable sequence of P25 has been reproduced by mutagenesis and tested upon the biological properties of the infectious clone. We have demonstrated an important role of the hypervariable sequence upon dimerization of the P25 protein and the induced symptoms on plant leaves. A full-length cDNA clone of RNA-5 has been produced and the encoded P26 protein studied. P26 was located in the nuclear compartment of infected and transfected cells, by transmission electron microscopy and GFP fusion protein, respectively. A two-hybrid screen for viral and cellular partners revealed strong transcription activation activity located within the N-terminal part of the P26 protein. Such a domain was involved in the nuclear targeting of P26 protein. On the basis of our results and observations, we proposed a new evolutionary model for this multi-component positive-stranded RNA virus

The research conducted in the present work on beet polerovirus variability (Beet mild yellowing virus et Beet chlorosis virus) had four major objectives: 1° an epidemiological survey which aimed to identify beet polerovirus species occurring in Poland and evaluate their distribution in France allowed us to identify BChV for the first time in Polish sugar beet fields and to detect increasing cases of co-infections between BMYV and BChV in France. Furthermore, samples of red beets and weeds growing adjacent to sugar beet fields were collected and beet poleroviruses were detected respectively in 14 out of 158 samples and in 20 out of 99 samples; 2° the molecular characterization of some Polish isolates as compared with French ones and a phylogenetic analysis have shown that beet poleroviruses population contain recombinants between BChV and BMYV in the CP gene; 3° the aphid transmission experiments of some selected isolates of BChV and BMYV using four species have shown that they are efficiently transmitted by Myzus persicae and by Macrosiphum euphorbiae but no transmitted by Aphis fabae nor Myzus ascalonicus. Furthermore, some variability of transmission of BChV isolates by two clones of M. Euphorbiae was observed ; 4° the variability tests on P0 protein in relation to the gene silencing suppressor function have demonstrated that the P0 proteins of most of BMYV isolates display this function except two of them, and that all tested P0 of BChV isolates display no anti-PTGS activity
Ce travail de thèse sur la variabilité des polérovirus de la betterave (Beet mild yellowing virus et Beet chlorosis virus) avait quatre objectifs scientifiques : 1° une étude épidémiologique comparée de la jaunisse modérée de la betterave en France et en Pologne dont les résultats ont montré pour la première fois la présence du BChV en Pologne et confirmé la progression du BChV en France, ainsi que la fréquence croissante de co-infections BChV-BMYV. Lors de cette étude, des échantillons de betterave rouge, ainsi que d’adventices, ont également été trouvés infectés par des polérovirus de la betterave dans respectivement 14 sur 158 et 20 sur 99 plantes ; 2° une caractérisation moléculair des isolats polonais en comparaison avec des isolats français, suivie d’une analyse phylogénétique qui a permis d’identifier des isolats recombinants de BChV, chez lesquels la séquence de la CP était reliée phylogénétiquement à celle du BMYV; 3° une analyse de la spécificité de transmission de différents isolats du BChV et du BMYV par quatre espèces aphidiennes qui a révélé un fort taux de transmission par Myzus persicae et Macrosiphum euphorbiae et une absence de transmission par Aphis fabae et Myzus ascalonicus. De plus, une variabilité d’efficacité de transmission parmi les isolats du BChV a été obtenue avec deux clones de M. Euphorbiae ; 4° une évaluation du degré de la suppression du PTGS (post-transcriptional gene silencing) qui a montré que la protéine P0 du BMYV est un suppresseur de PTGS très efficace hors de son contexte viral. Par contre, dans les mêmes conditions expérimentales, la P0 du BChV n’a montré aucun effet de suppression du RNA silencing. De plus, pour deux isolats du BMYV, la P0 n’a pas induit de suppression du silencing

Par approche protéomique, nous avons caractérisé la germination et la vigueur germinative des graines de betterave à sucre. Notre stratégie inclut (1) la construction de cartes de référence du protéome des graines matures sèches et en cours de germination d'un lot de référence de bonne vigueur ; (2) l’étude de l'accumulation spécifique des protéines dans les tissus de la graine (racine, cotylédon, périsperme) ; (3) la recherche sur de changements dans les profils d'expression des protéines détectées dans le lot de graine de référence soumis à différents traitements visant à modifier artificiellement la vigueur, par exemple par vieillissement et/ou priming. Plus de 1000 protéines de graines de betterave à sucre ont été identifiées par spectrométrie de masse LC/MS-MS (des albumines, des globulines et des glutélines ont été analysées séparément). En raison de la conservation de séquence des protéines végétales, et de la qualité de la MS-MS (plus de 5000 séquences de peptides ont été obtenues), le taux de succès d'identification des protéines est en moyenne de 80%. C'est à notre connaissance l’une des analyses du protéome les plus exhaustives jamais effectuée sur les graines. Ces données nous ont permis d'établir une carte métabolique détaillée de la graine de betterave à sucre, ouvrant de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes moléculaires déterminant le passage d’un état quiescent de la graine au développement d'une nouvelle plantule vigoureuse. Pour la première fois, le protéome d'un tissu de stockage de cette graine amylacée, le périsperme, est décrit
We have used proteomics to better characterize germination and early seedling vigor in sugarbeet. Our strategy includes (1) construction of proteome reference maps for dry and germinating seeds of a high-vigor reference seed lot; (2) investigation of the specific tissue accumulation of proteins (root, cotyledon, perisperm); (3) investigation of changes in protein expression profiles detected in the reference seed lot subjected different vigor-modifying treatments, e. G. Aging and/or priming. More than 1,100 sugarbeet seed proteins have been identified by LC/MS-MS mass spectrometry (albumins, globulins and glutelins have been analyzed separately). Due to the conservation of protein sequences and the quality of MS sequencing (more than 5000 peptide sequences have been obtained), the success rate of protein identification was on the average of 80%. This is to our knowledge the best detailed proteome analysis ever carried out in seeds. The data allowed us to build a detailed metabolic chart of the sugarbeet seed, generating new insights into the molecular mechanisms determining the development of a new seedling. Also, the proteome of a seed-storage tissue as the perisperm is described for the first time

Nous avons mis au point un protocole de régénération indirecte efficace chez la Betterave sucrière, à partir de fragments de limbes foliaires de plantes, cultivées en serre, et traitées par un inhibiteur du transport auxinique, tel que l'acide 2,3,5 tri-iodobenzoique (TIBA) ou l'acide 1-N-naphtylphthalamique (NPA). Divers milieux d'induction ont été testés, et des plantes morphologiquement normales ont pu être régénérées, à partir des cals issus des explants foliaires mis en culture. Nous avons mis en évidence la nécessité de l'apport de thidiazuron (TDZ), dans le milieu de callogenèse, pour la régénération indirecte de bourgeons. Dans nos conditions, 50% des génotypes testés étaient caulogènes. Une fois le protocole de régénération mis en place, nous avons essayé d'établir un système de transformation génétique par Agrobacterium tumefaciens à partir de fragments de limbes foliaires. Malheureusement, ce type d'explant n'est pas ou peu susceptible à la transformation indirecte. L'étude de l'influence de différents paramètres du protocole de transformation génétique, sur des fragments de limbes foliaires de vitro plants, a mis en évidence l'effet négatif de la préculture et l'inhibition de l'activation des gènes de virulence, par l'acétosyringone, après une journée de prétraitement. De plus, les cellules épidermiques, compétentes à la transgenèse, dégénèrent sur le milieu de sélection, bien que la régénération à partir d'explants foliaires de vitro plants soit possible sur un milieu contenant une cytokinine. Nous avons mis au point, en parallèle, un protocole de régénération et de transgenèse d'une lignée de cals autorégénérant de Betterave, obtenue par gynogenèse. Plus de 80% des cals, placés sur un milieu de régénération contenant 0,1 mg/l de benzylaminopurine (BAP) et 5 mg/l de phloridzine (PZ), produisent des plantes haploïdes. L'étude de l'influence de divers paramètres, nous a permis de mettre en évidence la nécessité d'un prétraitement des cals sur un milieu enrichi en acide 2,4 dichlorophénoxyacétique (2,4-D) (4 mg/l), pendant plusieurs repiquages ; et l'importance d'une période de préculture, sur un milieu favorable à la croissance (1 mg/l d'acide naphtalène acétique ou ANA), avant leur transformation. Au bout de 6 mois de sélection, une suspension de cals totalement transformés a pu être ainsi produite. Après un traitement à la colchicine, des plantes dihaploïdes ont été régénérées. Des tests histochimiques, de résistance à l'agent de sélection, ainsi que des analyses moléculaires ont confirmé l'état transgénique de ces plantes

Le BNYVV est responsable de la rhizomanie de la betterave sucrière. Son génome est consitué de 4 à 5 RNA de polarité positive. Les résultats décrits dans ce mémoire concernent, d'une part, l'étude du transport nucléo-cytoplasmique de la protéine P25 codée par le RNA3 ainsi que son influence sur la symptomatologie, et d'autre part, la localisation subcellulaire et l'étude des interactions entre les trois protéines virales impliquées dans le mouvement à courte distance du virus. Des études antérieures ont montré que la P25 est responsable des symptômes typiques de la rhizomanie. Grâce à des observations en microscopie confocale, j'ai montré que la P25 fusionnée à la GFP, se localise dans le cytoplasme et dans le noyau des cellules infectées. J'ai mis alors en évidence sur la P25, un signal de localisation nucléaire (NLS) ainsi qu'un signal d'exportation nucléaire (NEMS). Le transport de la P25 du cytoplasme vers le noyau fait intervenir une interaction directe entre la séquence NLS et l'importine a. L'exportation nucléaire, quant à elle, se fait grâce à la séquence NEMS par la voie des Exportines1. Des expériences de mutagénèse dirigée sur des sites potentiels de phosphorylation semblent montrer que la régulation du transport nucléo-cytoplasmique fait intervenir des protéines kinases. Des études sur la symptomatologie foliaire et la localisation subcellulaire des P25, sauvage ou mutées, exprimées en contexte viral, montrent que les formes mutées de la P25, incapables de transiter dans le noyau, n'induisent plus les symptômes associés à l'expression de la P25. Enfin, des expériences de "simple hybride" ont révélé que la P25 était capable d'activer la transcription de gènes rapporteurs de levure. L'ensemble de ces résultats, nous laisse penser que la P25, qui contient en outre un motif " doigt à zinc " et un domaine C-terminal acide, pourrait moduler la transcription de gènes cellulaires, ce qui expliquerait les symptômes caractéristiques de la rhizomanie. Dans une deuxième partie, j'ai montré, par microscopie électronique que les protéines de mouvement TGBp1 et TGBp2 colocalisaient au niveau des plasmodesmes de cellules infectées par le BNYVV. L'existence d'interactions entre ces deux protéines a été confirmée par des expériences de farwestern et de co-immunoprécipitation
Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) is responsible for rhizomania disease of sugar beet. Its genome is composed of 4 or 5 plus-sense RNAs. The results described in this thesis concern (1) the nucleo-cytoplasmic transport of the protein P25 coded by BNYVV RNA 3 and its influence on symptomatology, and (2) the subcellular localization and the interactions among the three viral proteins implicated in cell-to-cell movement of the virus. Previous studies showed that P25 is responsible for the typical symptoms of rhizomania. By means of laser scanning confocal microscopy, I have shown that P25 fused to GFP localizes to both the cytoplasm and the nucleus of infected cells. Both a nuclear localization signal (NLS) and a nuclear export signal (NEMS) were detected on P25. The transport of P25 from the cytoplasm to the nucleus involved a direct interaction between the NLS and importin-a. Nuclear export required the NEMS sequence and occured by the Exportin1 pathway. Mutagenesis of potential phosphorylation sites on P25 indicated that its nuclear-cytoplasmic trafficking was regulated by protein kinases. A correlative study of leaf symptoms and the subcellular localization of wild-type and mutant P25's expressed in the context of a viral infection showed that nuclear import-deficient P25 mutants did not induce the leaf symptoms associated with P25 expression. Finally, one-hybrid experiments revealed that P25 can activate transcription of reporter genes in yeast. Taken together, these results suggest that P25, which contains a Zn-finger motif and a C-terminal acidic domain, could modulate transcription of cellular genes, and this could explain the characteristic symptoms of rhizomania. In the second part of my thesis, I have used electron microscopy to show that the BNYVV movement proteins TGBp1 and TGBp2 co-localize at plasmodesmata of BNYVV-infected cells. The existence of interactions between the two proteins was confirmed by farwestern and co-immunoprecipitation experiments

L’objectif de la sélection variétale est de produire de nouvelles variétés à partir de la diversité existante. L’accumulation des caractères prérequis à la commercialisation des variétés de betterave sucrière tels que le rendement en sucre par hectare, la résistance à des maladies de plus en plus nombreuses sur le cahier des charges, ou encore la diminution des intrants comme les intrants azotés, a eu pour conséquence de réduire considérablement la variabilité génétique disponible dans les programmes de pre-breeding. Le projet AKER a été mis en place pour permettre d’élargir cette diversité génétique grâce à une approche originale d’utilisation de ressources génétiques exotiques. 16 accessions exotiques représentant l’ensemble de la diversité allélique qui n’est pas déjà présente au sein des betteraves sucrières élites ont ainsi été identifiées à partir de l’analyse d’une collection de gènes en provenance de ressources du monde entier. L’objectif de cette thèse est de favoriser l’introgression des ressources génétiques exotiques découvertes dans le cadre d’AKER dans un programme de pre-breeding en utilisant la sélection génomique. Pour ce faire différents schémas de pre-breeding doivent pouvoir être simulés et comparés afin de guider la production d’une population de pre-breeding comprenant des fragments d’accessions exotiques, population qui constituera un réservoir de diversité génétique utile dans lequel les sélectionneurs pourront puiser pour créer de nouvelles variétés de betteraves sucrières. Le postulat fait dans le programme AKER selon lequel l’introduction de régions exotiques dans un programme de pre-breeding peut permettre d’apporter une diversité génétique utile a tout d’abord été vérifié par la comparaison de l’architecture génétique de plusieurs caractères dans deux populations : une descendance (élite x exotique), et un panel élite. Cette architecture génétique qui correspond au nombre de régions génomiques impliquées dans l’expression du caractère, leur localisation sur le génome, et la proportion du caractère qu’elles expliquent, a été déterminée grâce à une étude de QTLs. L’architecture génétique du rendement racinaire a ensuite été étudiée dans des populations appelées « populations AKER » , issues de l’introgression de chaque accession exotique au sein d’un germoplasme élite. Cette étude a permis d’évaluer l’effet de chaque fragment exotique sur le rendement racinaire. Un simulateur a alors été développé grâce auquel, à partir des populations AKER, différents schémas de pre-breeding utilisant la sélection génomique ont été simulés et comparés. Ces simulations ont permis d’étudier l’impact de plusieurs paramètres sur l’évolution du rendement racinaire et sur la diversité génétique présente au sein de la population de pre-breeding finale
The goal of varietal selection is to produce new varieties from existing diversity. For marketable sugar beet varieties, the accumulation of prerequisite traits such as sugar yield per hectare, multiple disease resistance or reduced nitrogen inputs, dramatically reduced the genetic variability available in breeding programs. One of the AKER project’s main goal was to enrich this genetic diversity with an original approach making use of exotic genetic resources. An analysis of a collection of genes from resources around the world allowed to identify 16 exotic accessions representing all the allelic diversity absent from elite sugar beets. The purpose of this PhD is to promote the introgression of exotic genetic resources discovered in the AKER project in a pre-breeding program using genomic selection. Different pre-breeding schemes must be able to be simulated and compared in order to guide the production of a pre-breeding population comprising fragments of exotic accessions, a population which will constitute a useful and diverse gene pool from which breeders can draw to create new varieties of sugar beets. The hypothesis made in the AKER program that the introduction of exotic regions into a pre breeding program can provide useful genetic diversity was first verified by comparing the genetic architecture of several characters in two populations : an (elite x exotic) progeny and an elite panel. This genetic architecture, which corresponds to the number of genomic regions involved in the expression of the trait, their location on the genome, and the proportion of the trait that they explain, was determined thanks to a QTL study. The genetic architecture of root yield was then studied in populations called "AKER populations", each population created from the introgression of a single exotic accession within an elite germplasm. This study assessed the effect of every exotic fragment on root yield. With a specially developed simulator, different pre-breeding schemes all starting with AKER populations were simulated and compared. These simulations made it possible to study the impact of several parameters on the evolution of root yield and on the genetic diversity present in the final pre-breeding population

Dans le complexe Beta vulgaris, la pollinisation accidentelle des betteraves porte-graines utilisées pour la production de semences dans le sud-ouest de la France par les betteraves sauvages rudérales donne lieu à la formation d'un hybride cultivé X sauvage dont les graines sont mêlées aux lots de graines de betteraves sucrières. Il en résulte une forme "mauvaise herbe" qui se retrouve dans les champs de culture de la betterave sucrière, dans le nord de la France. Contrairement à la betterave cultivée bisannuelle, la betterave mauvaise herbe a hérité de son parent sauvage la possibilité de monter à fleur et se reproduire dès la première année occasionnant des pertes de rendement importantes depuis une trentaine d'années. Ce travail repose sur l'étude de la diversité génétique des populations de betteraves mauvaises herbes estimée à l'aide de marqueurs micro satellites nucléaires, mini satellites mitochondriaux et un marqueur PCR-RFLP chloroplastique. Il a pour buts (i) d'évaluer la part de chacune des deux hypothèse avancées pour expliquer les déficits en hétérozygotes observés au cours des études précédentes : un taux d'autofécondation important ou un effet Wahlund dû au recrutement d'individus de cohortes différentes conservées dans la banque de graines; (ii) d'étudier l'évolution de caractères hérités des betteraves cultivées et rudérales en relation avec l'évolution du syndrome de mauvaises herbes et (iii) d'estimer les flux de pollen au sein d'un agrosystème. Il apparaît que l'arrivée de nouveaux migrants depuis la zone de production de semences a un effet important sur la diversité génétique des populations jeunes alors que la stabilité des populations plus vieilles est assurée par une importante banque de graines du sol
Le déficit en hétérozygotes semble être le fait à la fois d'un effet Wahlund temporel dû au mélange de cohortes dans la banque de graines mais également d'un effet Wahlund spatial, dû à la formation au cours du temps de taches d'infestation d'individus apparentés. L'autofécondation, héritée des cultivées, ne se retrouve principalement que dans les stades d'infestation les moins avancés et semble contre sélectionnée au cours du temps en raison d'une importante dépression de consanguinité. Au contraire, la montaison sans vernalisation, héritée des rudérales, contribue au syndrome de mauvaise herbe et est de ce fait très vite sélectionné. Nos études de paternités menées sur cinq parcelles au sein d'un paysage agricole ont montré que la dispersion du pollen peut se faire sur des distances très élevées allant jusqu'à une dizaine de kilomètres. La commercialisation de variétés transgéniques résistantes à un herbicide total est envisagée pour contrôler les betteraves mauvaises herbes. Si une hybridation cultivée x sauvage concerne ces variétés, elle pourrait aboutir à la formation de betteraves mauvaises herbes résistantes aux herbicides. Au vu de nos résultats, celles-ci pourraient à leur tour transmettre cette résistance à d'autres betteraves mauvaises herbes poussant sur des parcelles voisines ou aux populations de betteraves sauvages littorales, pouvant entraîner des conséquences importantes, tant sur le plan économique qu'écologique