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Marqueurs SSR (microsatellites) et sélection assistée par marqueurs (MAS) chez la tomate. Examen du module S5


Les marqueurs SSR (microsatellites) , basés sur la PCR, peuvent être utilisés pour établir les cartes génétiques (ici cas de la tomate). Ceci permet la sélection assistée par marqueurs pour le trait de la résistance au mildiou.
Examen de rattrapage de l'élément du module 'Génétique et Amélioration des plantes' (partie 'marquage moléculaire et amélioration des plantes'), module 'Biochimie, Génétique et Amélioration des Plantes' du Parcours S5 : 'Biologie Appliquée aux Productions Végétales', Février 2013", Durée : 30 minutes .......... Corrections brèves à la fin de l'épreuve
Le mildiou de la tomate est une maladie cryptogamique causée par Phytophthora infestans, responsable de pertes énormes sur les productions des solanacées cultivées (pommes de terre, tomate , aubergines, poivron).

Marqueurs SSR (microsatellites), Examen
Plusieurs essais de croisements dirigés réalisés entre la tomate cultivée (Lycopersicon esculentum) et des espèces sauvages, ont été réalisés dans le but d'introduire des gènes de résistance dans de nouvelles plantes qui seront testées par infestation expérimentale.

Afin de réaliser la cartographie génétique des traits de resistance au mildiou et des marqueurs moléculaires de types microsatellites (SSR), Zhu et et al., 2006 (Agr. Sci. China 5, 517-521) ont étudié la ségrégation du trait de la résistance au mildiou et huit marqueurs de types SSR, dont un correspondant à l'amorce TOM236 (marqueur TOM236). Pour atteindre ce but, les chercheurs ont suivi la ségrégation des traits de résistance et des marqueurs sur une population F2 provenant d'un croisement de plantes de la population F1, elles mêmes dérivant d'un croisement entre un génotype mâle résistant au mildiou (CLN2037E, parent P1) et une variété de tomate sensible (parent femelle, P2). Le test de la resistance des plantes a été réalisé selon deux méthodes différentes, dont l'une consiste à cultiver les plantes dans un champs infecté par Phytophthora infestans (trait de la resistance Ph-RoF) et l'autre correspondant à une incubation des feuilles dans un milieu liquide contenant le champignon (trait de la resistance Ph-RoL). Des tests préalables ont montré que le caractère de la résistance au mildiou est dominant sur le caractère de la sensibilité.
L'ADN a été purifié à partir de toutes les plantes P1, P2, et F2 a subit une amplification par PCR (polymérisation en chaîne de l'ADN) en présence d'amorces spécifiques pour un marquage de type SSR. Les fragments d'ADN obtenus ont été séparés par électrophorèse sur gel d'agarose 2,5% (p/v) et visualisés par le Bromure d'éthidium. L'électrophorégramme relatif aux marquage SSR résultant de l'utilisation de l'amorce TOM236, est représenté par la figure 1 (M indique les marqueurs de la taille de l'ADN, S et R renseignent sur la sensibilité et la résistance des plantes au mildiou, séparément).

Microsatellites

L'étude de ségrégation du marqueur moléculaire TOM236 de type SSR et des traits de resistance au mildiou ROF et ROL a permis de montrer qu'ils appartiennent au même groupe de liaison, avec des distances génétiques (exprimées en cM) indiquées dans la figure 2.

Tomate, mildiou
-- 1) Rappeler le principe de séparation de l'ADN par électrophorèse et la mise en évidence (visualisation) des fragments d'ADN par le bromure d'éthidium.

-- 2) Le marquage moléculaire de type SSR est basé sur la PCR. Rappeler les ingrédients requis pour la polymérisation de l'ADN (étape de l'élongation).
-- 3) Rappeler les origines du polymorphisme de type SSR (microsattelites). Quelles en sont les caractéristiques principales
-- 4) A l'aide d'un tableau, comparer les marqueurs moléculaires de tpe SSR et RAPD (nature des extraits d'ADN, étapes principales, enzymes utilisées, effet de l'environnement, reproductibilité, déterminisme de dominance-codominance).
-- 5) Pourquoi a-t-on souvent recours aux croisements par des espèces sauvages dans des programmes d'amélioration génétique de la tomate.
-- 6) En s'aidant de la figure 1, déduire la différence structurale susceptible d'expliquer la différence de migration entre l'ADN amplifié des plantes sensibles et résistantes au mildiou. Comparer les génotypes à base des marqueurs SSR, obtenus avec l'amorce TOM236 et montrés par la figure chez les plantes de tomates, y compris les parents P1 et P2 (nature homozygote, hétérozygote).
-- 7) A l'aide de la figure 2, préciser les utilisations propices du marqueur moléculaire TOM236 de type SSR dans l'amélioration génétique de la tomate pour la résistance au mildiou. Justifier votre réponse.


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Marqueurs SSR (microsatellites), Examen