Harnessing multivariate, penalized regression methods for genomic prediction and QTL detection of drought-related traits in grapevine
2021
Brault, Charlotte | Doligez, Agnes | Le Cunff, Loïc | Coupel-Ledru, Aude | Simonneau, Thierry | Chiquet, Julien | This, Patrice | Flutre, Timothée | Institut Français de la Vigne et du Vin (IFV) | Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro) | Géno-vigne® (UMT Géno-vigne®) ; Institut Français de la Vigne et du Vin (IFV)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro) | Écophysiologie des Plantes sous Stress environnementaux (LEPSE) ; Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro) | Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA Paris-Saclay) ; AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Génétique Quantitative et Evolution - Le Moulon (Génétique Végétale) (GQE-Le Moulon) ; AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | SelVi and FruitSelGen projects (BAP department and Selgen metaprogram of INRAE). | PhD was provided by ANRT (Association nationale recherche technologie, grant number 2018/0577), IFV and Inter-Rhône.
International audience
Show more [+] Less [-]English. Viticulture has to cope with climate change and to decrease pesticide inputs, while maintaining yield and wine quality. Breeding is a key lever to meet this challenge, and genomic prediction a promising tool to accelerate breeding programs. Multivariate methods are potentially more accurate than univariate ones. Moreover, some prediction methods also provide marker selection, thus allowing quantitative trait loci (QTLs) detection and the identification of positional candidate genes. To study both genomic prediction and QTL detection for droughtrelated traits in grapevine, we applied several methods, interval mapping (IM) as well as univariate and multivariate penalized regression, in a bi-parental progeny. With a dense genetic map, we simulated two traits under four QTL configurations. The penalized regression method Elastic Net (EN) for genomic prediction, and controlling the marginal False Discovery Rate on EN selected markers to prioritize the QTLs. Indeed, penalized methods were more powerful than IM for QTL detection across various genetic architectures. Multivariate prediction did not perform better than its univariate counterpart, despite strong genetic correlation between traits. Using 14 traits measured in semicontrolled conditions under different watering conditions, penalized regression methods proved very efficient for intra-population prediction whatever the genetic architecture of the trait, with predictive abilities reaching 0.68. Compared to a previous study on the same traits, these methods applied on a denser map found new QTLs controlling traits linked to drought tolerance and provided relevant candidate genes. Overall, these findings provide a strong evidence base for implementing genomic prediction in grapevine breeding.
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Bibliographic information
This bibliographic record has been provided by Institut national de la recherche agronomique
