Analyse du polymorphisme moléculaire de gènes de composantes de la qualité des fruits dans les ressources génétiques sauvages et cultivées de tomate ; recherche d’associations gènes/QTL

In Tomato (Solanum lycopersicum), breeding for fruit quality is difficult due to the multiplicity and complexity of the traits. QTL mapping has allowed the genetic characterization of these traits. One of the challenges is now to identify the genes underlying these QTLs. Following this aim, we used linkage-disequilibrium (LD) mapping. To avoid hazardous associations between traits and polymorphisms, the genetic structure has to be taken into account for LD mapping. Cultivated tomato showed low genetic diversity reducing mapping resolution. Cherry type tomato (S. lycopersicum var. cerasiforme) genome is described to be admixture between cultivated tomato and its wild ancestor. Such admixture may increase resolution of association mapping. We used a core collection focused on cherry type accessions to validate a candidate gene for a fruit locule-number QTL. We found that two single nucleotide polymorphisms (SNP) were highly associated with the trait. These two SNP evolved differently from the rest of the chromosome 2. They underwent a balanced selection which testifies a selection for fruit morphology diversity by human. Association mapping, focused on whole chromosome 2, allowed us to assess the extent of linkage disequilibrium over genetic and physical distances. Associations of polymorphisms with phenotypes were detected with structured association methods. We thus showed efficiency of genome admixture to overcome the low-resolution limitation of association mapping for an inbred crop. We validated previously identified QTLs and found associations with new QTLs and new candidate genes. An evolutionary model including bottleneck and gene flow between wild and domesticated forms of tomato is also presented.

Chez la tomate, l‟amélioration pour la qualité du fruit est rendue difficile par la multiplicité et la complexité des caractères. La cartographie de QTL a permis la caractérisation génétique de ces caractères. L‟objectif est maintenant d‟identifier les gènes sous-jacents aux QTL. Nous avons utilisé la cartographie par déséquilibre de liaison (DL) dans ce but. Pour éviter les fausses associations entre les caractères et les polymorphismes moléculaires, la structure génétique a été prise en compte dans l‟analyse. La tomate cultivée montre un faible niveau de diversité génétique, ce qui réduit la résolution de cartographie. Le génome de la tomate de type cerise (S. lycopersicum var. cerasiforme) est décrit comme une mosaïque entre celui de la tomate cultivée et de l‟ancêtre sauvage. Ce mélange devrait augmenter la résolution des études d‟association. Nous avons utilisé une « core collection » focalisée sur des accessions de type cerise pour valider la région génomique contenant un QTL pour le nombre de loges. Deux mutations sont associées avec le caractère. Ces deux SNP ont évolué différemment du reste du chromosome 2, en subissant une sélection balancée qui témoigne de l‟augmentation de la diversité morphologique lors de la domestication. L‟étude d‟association, focalisée sur le chromosome 2, a permis d‟analyser l‟étendue du DL en fonction de la distance génétique et physique. Des associations entre des polymorphismes et les phénotypes étudiés ont été détectés avec des méthodes prenant en compte la structure génétique. Nous avons montré l‟intérêt d‟utiliser la structure en mosaïque du génome des accessions de type cerise pour surmonter les limitations de résolution dans les analyses d‟associations chez une espèce cultivée autogame. Nous avons validé des QTL identifiés précédemment et nous avons trouvé des associations avec de nouveaux QTL et de nouveaux gènes candidats. Un modèle d‟évolution incluant un goulet d‟étranglement et des flux de gènes entre compartiment sauvage et cultivé de tomate est aussi présenté.