Targeted mapping of Cdu1, a major locus regulating grain cadmium concentration in durum wheat (Triticum turgidum L. var durum).

Wiebe, K., Harris, N.S., Faris, J.D., Clarke, J.M., Knox, R.E., Taylor, G.J., et Pozniak, C.J. (2010). « Targeted mapping of Cdu1, a major locus regulating grain cadmium concentration in durum wheat (Triticum turgidum L. var durum). », Theoretical and Applied Genetics (TAG), 121(6), p. 1047-1058. doi : 10.1007/s00122-010-1370-1  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Certains cultivars de blé dur (Triticum turgidum L. var durum) ont tendance à accumuler du cadmium (Cd) dans leurs grains. Cette tendance est d’ordre génétique. Un gène majeur, désigné Cdu1 et situé sur le chromosome 5B, est responsable de la régulation de la concentration de Cd dans les grains, mais on ne connaît pas les facteurs génétiques qui confèrent le phénotype de faible accumulation de Cd. Notre étude visait d’abord à saturer la région chromosomique où se trouve le gène Cdu1 avec des marqueurs PCR nouvellement mis au point, puis à étudier la colinéarité de cette région chromosomique du blé avec les génomes du riz (Oryza sativa L.) et du Brachypodium distachyon. La cartographie génétique des marqueurs liés au gène Cdu1 dans une population de lignées pures recombinantes comportant une substitution a montré que le ou les gènes associés à la différence d’accumulation du Cd se trouvent dans le segment 5BL9 du blé entre les points d’échange 0,76 et 0,79 (fraction de la longueur du chromosome). La cartographie génétique et l’analyse QTL de 155 lignées dihaploïdes issues du croisement entre W9262-260D3 (faible accumulation de Cd) et Kofa (grande accumulation de Cd) ont révélé la présence de deux marqueurs de séquences exprimées et d’un marqueur de site étiqueté par une séquence qui présentaient une co-ségrégation avec le gène Cdu1 et qui expliquaient > 80 % de la variation phénotypique chez les grains en ce qui a trait à la concentration en Cd. Nous avons aussi identifié un deuxième QTL, mineur, associé à la concentration en Cd des grains : il se trouve sur le chromosome 5B, à 67 cM du gène Cdu1. Le gène Cdu1 couvre 286 kpb du chromosome 3 du riz, et 282 kpb du chromosome 1 du Brachypodium. Les marqueurs décrits ici, ainsi que la co-linéarité entre le riz et le Brachypodium, constituent des outils qui aideront au clonage positionnel du Cdu1 et qui pourront servir à sélectionner la faible accumulation de Cd dans les programmes d’amélioration du blé dur ciblant ce caractère. Par ailleurs, l’isolement du Cdu1 nous aiderait à mieux comprendre le processus d’accumulation du Cd chez les céréales ainsi que le mécanisme d’accumulation des métaux en général.