Tomato response to water stress
TOMSEC - Déterminants génétiques et conception d’idéotypes culturaux adaptés à la contrainte hydrique et améliorés sur des critères de qualité chez la tomate
Résumé
In a context of climate change, especially the scarcity of natural resources (particularly water), production
systems must evolve towards less intensive and more sustainable systems. In this project, the
fundamental knowledge acquired in genetics, ecophysiology and modeling on the mechanisms of
adaptation to water stress and the development of fruit quality, have been used in an attempt to define
tomato variety ideotypes adapted to the water constraint and improved for fruit quality traits. For this
purpose, plant and fruit function models have been used to predict the behavior of allelic combinations at
QTL in variable stress situations as well as multi-criteria optimization algorithms. A population of
recombinant inbred lines from a cross between a cherry tomato variety and a medium-sized tomato was
genotyped and phenotyped under control and water stress conditions to map stress response QTL,
related to plant growth and fruit quality. These QTL were used on the one hand, to look for possible
colocalisations with candidate genes, on the other hand to feed the modeling part and to identify
physiological parameters and genes likely to be involved in tolerance to water stress. At the same time, a
collection of 140 cultivated tomato accessions was characterized under the same conditions, in order to
evaluate the genetic diversity of stress responses and to look for associations between genotypes and
phenotypes. This project has identified ideotypes, resources, markers and genes potentially useful for the
selection of varieties that will be less demanding for water and having a good quality.
Dans un contexte de changement climatique, notamment de raréfaction des ressources naturelles (en
particulier l’eau), les systèmes de production doivent évoluer vers des systèmes moins intensifs et plus
durables. Dans ce projet, des connaissances fondamentales acquises en génétique, en écophysiologie
et en modélisation sur les mécanismes d’adaptation au stress hydrique et d’élaboration de la qualité des
fruits, ont été utilisées pour tenter de définir des idéotypes variétaux de tomate adaptés à la contrainte
hydrique et améliorés sur des critères de qualité du fruit. Pour cela des modèles de fonctionnement de la
plante et du fruit ont été utilisés afin de prédire le comportement de combinaisons alléliques aux QTL
dans des situations de stress variables ainsi que des algorithmes d’optimisation multicritères. Une
population de lignées recombinantes issue du croisement entre une variété de tomate cerise et une
tomate de calibre moyen a été génotypée et phénotypée en conditions contrôle et de stress hydrique afin
de cartographier des QTL de réponse au stress, en lien avec la croissance de la plante et la qualité du
fruit. Ces données de QTL ont permis d’une part de rechercher d’éventuelles colocalisations avec des
gènes candidats, d’autre part d’alimenter la partie modélisation et d’identifier des paramètres
physiologiques et des gènes susceptibles d’être impliqués dans la tolérance au stress hydrique.
Parallèlement, une collection de 140 accessions de tomate cultivées a été caractérisée dans les mêmes
conditions, afin d’évaluer la diversité génétique des réponses au stress et rechercher des associations
entre génotypes et phénotypes. Ce projet a permis d’identifier des idéotypes, ressources, des marqueurs
et des gènes potentiellement utiles pour la sélection de variétés moins gourmandes en eau et de bonne
qualité gustative. La démarche peut être poursuivie avec d’autres stress (thermiques ou nutritionnels).
Elle montre l’intérêt de combiner les modèles génétiques et écophysiologiques.
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