Stage M2 ou ingénieur - Déterminisme génétique et métabolites impliqués dans la résistance du pommier au feu bactérien

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Contexte et problématique de l'étude

Le feu bactérien est causé par la bactérie nécrogène Erwinia amylovora (Ea) et touche la famille des Rosaceae dont le pommier. Dans le cas de variétés très sensibles, la maladie entraine la mort de l’arbre et peu de méthodes de lutte en verger sont actuellement disponibles. Les cultivars utilisés actuellement sont tous sensibles à cette maladie et les quelques résistances connues proviennent principalement d’espèces apparentées sauvages. Il est donc essentiel d’explorer la diversité afin de proposer de nouvelles sources de résistances pour la sélection variétale. En outre, afin de proposer une résistance durable dans le temps, nous nous intéressons à la fois aux résistances totales et partielles (pour revue voir Emeriewen et al. 2019) et leur pyramidage (Delmotte et al. 2016). Parmi les résistances connues, les mécanismes moléculaires sous-jacents sont peu étudiés et les gènes candidats encore hypothétiques (Emeriewen et al. 2019).

Néanmoins, quelques études se sont intéressées aux voies métaboliques impliquées dans la résistance à Ea. Celles-ci ont mis en évidence la voie des biphényles (Chizzali et al. 2012a) et ont montré l’induction dans les feuilles et les tiges infectées des gènes de la voie de biosynthèse des biphényles (Chizzali et al. 2012a). Ces composés n’ont cependant été détectés que dans la zone de transition entre la portion nécrosée et la portion saine de la tige, avec comme hypothèse un rôle de ces composés dans l’arrêt de la progression de la bactérie (Chizzali et al. 2012b). Enfin, les premières analyses menées au laboratoire suggèrent l’existence de différences quantitatives et qualitatives au sein de cette voie entre les génotypes sensibles et résistants.

Connaître les déterminants génétiques et la diversité des composés métaboliques impliqués dans la résistance au feu bactérien reste cependant un défi méthodologique et scientifique que ce stage de master propose d’aborder par (1) l’identification de Quantitative Trait Loci (ou QTL) par une approche GWAS sur un panel de diversité de plus de 330 variétés et espèces apparentées sauvages (données acquises), (2) des cartographies plus fines de QTL sur des populations biparentales présentant des niveaux contrastés de résistance au feu bactérien (données acquises + suivi expérimental et phénotypage en serre), et enfin (3) un métabotypage ciblé sur les biphényles au sein d’un sous-set de 20 génotypes choisis pour leur résistance contrastée au feu bactérien.

Ces données permettront ainsi d’identifier de nouvelles sources de résistance à la maladie, de préciser la position de ces loci chez des génotypes d’intérêt et d’explorer dans une diversité réduite de génotypes, la diversité chimique des biphényles.

 

Description des travaux à réaliser et objectifs du stage

Le stage comporte plusieurs volets qui permettront à l’étudiant d’acquérir des compétences en :

• Génétique quantitative : Analyses GWAS sur 300 variétés et 30 apparentées sauvages, données de génotypage acquises et phénotypage réalisé en 2024 (+ ajout de données collectées lors de précédentes études). Construction de cartes génétiques et détection deQTL par analyses conjointes de notes de symptômes et de génotypage SNP acquis sur plusieurs descendances F1. Les données phénotypiques pour les descendances F1 seront à acquérir sur 119 individus recombinants dans la région du QTL de résistance au feu bactérien qF7 (croisement entre deux génotypes ‘TN10-8’ * ‘Fiesta’). Une autre descendance de 164 individus issus du croisement entre un pommier sauvage et une variété (‘Idared’ * Malus baccata Almey) sera également à phénotyper.

• Expérimentation en serre : Les individus des descendances et les 20 génotypes présentant des niveaux de résistance contrastés seront greffés en serre (~8 copies par génotype). Ces individus seront inoculés avec une souche d’Ea. Une quantification des symptômes derésistance/sensibilité au feu bactérien sera effectuée sur les copies greffées à J+7, J+14, J+21et J+28 après inoculation.

• Métabotypage ciblé : Une vingtaine de génotypes seront sélectionnés, greffés (pour faireune trentaine de copies par génotype) et élevés en serre. Après inoculation par l’agentpathogène, différentes parties de la plante seront prélevées (feuilles, pétiole et tige). Pourchaque organe, des pools de 8 individus par génotype (en triplicat) seront réalisés et serviront à l’extraction et la construction des profils métaboliques pour les biphényles par GCMS (Plateforme SONAS, UA Angers). 
 

Formations et compétences recherchées

Etudiant M2/Ingénieur en amélioration des plantes/biologie végétale montrant

• Un fort intérêt pour les interactions hôte-agent pathogène et la génétique quantitative
• Des compétences en analyses statistiques des données (Rstudio)
• Un attrait pour l'organisation en expérimentation végétale
• Et des capacités rédactionnelles et de communication 
   

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
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- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
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