Contribution des caractères phénotypiques à la structuration génétique de la luzerne

Comprendre la relation entre la diversité génétique décrite à l’aide de marqueurs moléculaires et la diversité observée avec des caractères phénotypiques est essentiel pour gérer l’introduction de diversité dans les schémas de sélection, facilitant la sélection précise de variétés adaptées à des conditions spécifiques.
Cette étude explore comment les caractères phénotypiques expliquent la structure génétique d’un ensemble de 395 accessions de luzerne.
Des données phénotypiques ont été collectées dans deux lieux (Lusignan en France et Novi Sad en Serbie), couvrant des caractéristiques agronomiques telles que le rendement, la qualité, ainsi que la résistance à l’anthracnose. Parallèlement, des données génétiques ont été obtenues grâce au génotypage par GBS, fournissant les fréquences alléliques pour chaque accession. Sept groupes génétiques, identifiés à partir de ces données dans une étude antérieure (Pégard et al., 2023), ont servi de référence pour les analyses réalisées dans le cadre de cette étude.

Pour explorer la structure phénotypique, une Analyse Discriminante des Composantes Principales a été réalisée. Cette méthode a permis d’identifier des groupes phénotypiques au sein de l’ensemble des accessions de luzerne, mais ceux-ci ont montré un faible recoupement avec les groupes génétiques précédemment définis.
Les caractères phénotypiques contribuant à la différenciation entre les groupes génétiques ont été identifiées en utilisant l’algorithme Boruta. L’analyse a révélé que certains caractères, tels que la résistance à l’anthracnose, la saisonnalité de croissance et la sensibilité à la verse, étaient particulièrement associés à la structure génétique.
Pour identifier les marqueurs moléculaires qui contribuent le plus à différencier les groupes génétiques, l’indice de fixation (FST) a été estimée pour chaque marqueur tout au long du génome, entre chaque paire de groupes. Les régions du génome présentant des valeurs élevées de FST sont celles qui différencient le mieux les groupes génétiques. L’annotation fonctionnelle de ces régions a permis de découvrir que plusieurs d’entre elles contenaient des gènes impliqués dans des fonctions biologiques spécifiques telles que la résistance et la défense contre les pathogènes et en autres, la reconnaissance pollinique.
Ces résultats fournissent des informations pour affiner les stratégies de sélection, en identifiant des sources de diversité contenant des gènes spécifiques associés à des caractères phénotypiques clés, ce qui pourrait permettre d'améliorer la productivité et la résilience de la luzerne face aux défis environnementaux.