Suivi des introgressions dans les croisements interspécifiques chez le riz : utilisation des marqueurs moléculaires

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Suivi des introgressions dans les croisements

interspécifiques chez le riz : utilisation des marqueurs

moléculaires

A Ghesquière, O Panaud, P Marmey, Mc Gavalda, O Leblanc, D Grimanelli

To cite this version:

Article

_original

Suivi

des

_{introgressions}

dans les croisements

interspécifiques

chez

le riz :

utilisation des

_marqueurs

moléculaires

A

_Ghesquière

O Panaud

2

P

_Marmey

MC Gavalda

O Leblanc

1

D

Grimanelli

1

Centre

ORSTOM de _Montpellier, laboratoire de ressources

_génétiques

et d’amélioration des plantes, BP _{50l5, 34032} Montpellier Cedex _1, France;

2

Cornell

University, Plant Breeding and _{Biometry Department,} Ithaca NY _14853,

États-Unis

Résumé - La diversité _génétique des _espèces sauvages de riz est d’un _grand intérêt en amélioration des _{plantes. Malgré} de fortes barrières reproductives, des _hybrides

interspéci-fiques peuvent être obtenus grâce à la récupération des embryons par culture in vitro et être recroisés ensuite pour introduire des caractères utiles dans les riz cultivés. Au fur et à mesure _que la carte de liaison _génétique RFLP

_{(polymorphisme}

de _longueur de _fragment de

_restriction)

devient de plus en _{plus saturée,} les marqueurs moléculaires constituent un nouvel outil _{puissant pour analyser} et comprendre les mécanismes de la recombinaison dans les croisements _éloignés. Trois _{exemples d’application} des _marqueurs moléculaires au suivi des _{introgressions} sont _présentés à _partir d’activités _{développées} à l’ORSTOM

_(Institut

français de recherche _scientifique pour le développement en

coopération)

de _Montpellier ou de collaborations avec l’IRRI

(Institut

international de recherche sur le _riz,

Philippines)

et l’Université Cornell

_{(États-Unis).}

Ils concernent _l’analyse de générations précoces ou de _{lignées isogéniques développées} avec des espèces sauvages de riz possédant le même

génome que le riz cultivé

(O longistaminata)

ou des _{génomes cytogénétiquement} différents

( O

brachyantha, génome

F)

et

_{( O}

_{australiensis, génome}

_E).

riz _/ hybridation interspécifique / marqueur moléculaire / recombinaison / carte

génétique

Summary - Analysis of introgressions in interspecific crosses of rice: utilization of molecular markers. Genetic _{diversity of} wild rice _species is _{of great} interest to

tool to _investigate and understand the recombination process in distant crosses. Three

different examples of application of molecular markers _{for introgression} monitoring are

presented. They include work at ORSTOM

_(Institut

_frangais de recherche _scientifique

pour le développement en

_cooperation)

_Montpellier and collaborative research with IRRI

(International

Rice Research _Insitute,

_Philippines)

and Cornell _University

_(USA).

This work involves the _{analysis of early generations} or _isogenic lines _developed with wild rice

species possessing the same _genome as cultivated rice

_{(O longistaminata)}

or

_{cytogenetically}

different genomes

(O

brachyantha, F genome; 0 australiensis, E

genome).

rice _/ interspecific hybridization / molecular marker _/ recombination _/ genetic map

INTRODUCTION

Le

_{développement}

de cartes de liaison

_génétique

basées sur les marqueurs

molécu-laires _permet d’identifier et de localiser des marqueurs de caractères d’intérêt

agro-nomique.

Chez le

_riz,

l’établissement de telles cartes de liaison

_génétique

est en

constante

_progression

et la

_première

carte

_complète

avec 12 _groupes de liaison a été

développée

à

_partir

d’une

_population

back cross dérivée d’un

_{hybride interspécifique}

O sativa x O

_{longistaminata}

_(Causse

et

_al,

_{1992) ;}

cette carte _comporte désormais

plus

de 600 marqueurs sur 1222 cM

(Tanksley

et

_al,

_1992).

Une autre carte est

en cours d’élaboration au

_Japon

à

partir

de croisements entre variétés indica et

japonica

avec

l’objectif d’intégrer

en même _temps des _marqueurs

morphologiques

et

_{physiologiques}

_(Saito

et

_al,

_1991);

elle _comporte

_{également plus}

de 600

mar-queurs

cartographiés

(Kurata

et

al,

1992).

Des

échanges

concernant 70 sondes RFLP

ont

_permis

de comparer les différentes cartes obtenues et de vérifier la colinéarité

des _{marqueurs tout} en mettant en évidence des zones

_plus

ou moins densément

marquées

(Xiao

et

_al,

_1992).

L’identification de

_gènes

d’intérêt

_agronomique

est

entreprise

et se base essentiellement sur la

_comparaison

du

polymorphisme

RFLP

entre

_{lignées isogéniques-donneur-parent}

_récurrent;

elle a

_permis

de localiser des résistances

_spécifiques

à certaines maladies comme la

pyriculariose

(Pyricularia

ory-zae), (Yu

et

_al,

₁₉₉₁₎

ou la bactériose folia,ire

(Xanthomonas oryzae), (Yoshimura

et

_al,

_1992),

ainsi

_qu’à

d’autres caractères :

_{photopériode}

_(MacKill

et

al,

1992),

arôme des

_grains

_(Ahn

et

_al,

_1992).

Il existe dans le _genre

_Oryza

de nombreuses

espèces

sauvages et 5

génomes cytogénétiquement

différents de celui des riz cultivés

(A)

ont été identifiés avec des formes

tétraploïdes

BBCC et CCDD

_{(Nayar, 1973).}

L’utilisation de ces

_espèces

_sauvages connaît un

_{développement}

_important

_parce

que d’une part ces

espèces présentent

un

potentiel

de diversité

adaptative

très

im-portant,

particulièrement

en

_gènes

de résistance à des

_pathogènes

variés

_(Bonman

et

_al,

₁₉₉₂₎

et d’autre _{part parce que} les

_{possibilités}

de _sauvetage

_d’embryons

par

culture in vitre _permettent de s’affranchir des barrières

_{reproductives}

et de

réa-liser des

_{hybridations interspécifiques}

avec un très

_grand

nombie

_d’espèces

_(Jena

et Khush _1984; Brar et

_al,

_1991).

L’utilisation des _marqueurs moléculaires

carto-graphiés

constitue un nouveau _moyen d’étudier la recombinaison et de suivre les

introgressions

dans les

_{hybridations interspécifiques éloignés.}

Trois

_exemples

d’ap-plication

des _marqueurs moléculaires dans ce domaine sont

_présentés

à

_partir

de

étudiées à l’Institut international de recherche sur le riz aux

_Philippines

_(IRRI)

et

l’Université Cornell

_{(États-Unis).}

MATÉRIEL

ET

MÉTHODES

Développement

du matériel

_végétal

La création du matériel

_végétal

mettant en

_jeu

les

espèces

_sauvages

_possédant

des

génomes

différents fait

_partie

d’un programme

d’hybridation

distante

développé

à

l’IRRI et suit un schéma similaire

_quelles

_que soient les

_espèces

_(fig

_{1) :}

à

_partir

d’un très

_grand

nombre de

_{pollinisations,}

la

_{récupération}

des

_embryons

_par culture

in vitro permet d’obtenir

_{quelques hybrides}

_F1;

ceux-ci sont

_{complètement}

mâle

et femelle

_stériles,

ils montrent en méiose 24 univalents

_{correspondant}

au stock

haploïde

du

_génome

A et du

_génome

de

_l’espèce

_sauvage utilisé dans le croisement.

Dans les combinaisons réalisées entre 0 sativa et 0

_{australiensis,}

la stérilité totale des

_hybrides

FI

_diploïde

a été contournée en

tétraploïdisant

au

_préalable

la variété

IR 31917 _pour obtenir un

_hybride

FI

_triploïde

_(AAE)

à 36 chromosomes

_{(fig 1).}

La

récupération

des

_embryons

_par culture in vitro est encore nécessaire pour obtenir les

embryons

de la

_génération

suivante

_(BC2

_pour les croisements avec 0

_brachyantha,

BC1 _pour les croisements avec O

_{australiensis).}

La

_{stratégie adoptée}

ensuite

_dépend

totalement des

_produits

de cette

_première

génération

de recombinaison et consiste à identifier

_parmi

les

_plantes

obtenues celles

qui présentent

les caractères recherchés tout en _ayant une fertilité suffisante _pour

continuer le _processus de recroisement _par voie naturelle.

_Ainsi,

les croisements entre

O sativa et 0 australiensis ont été

_entrepris

dans

_l’objectif

d’introduire de nouvelles

sources de résistance à la bactériose foliaire du riz

_provoquée

_par Xanthomonas

oryzae pv oryzae

(Xoo) ;

cette

_maladie,

très

_importante

en

Asie,

fait

_l’objet

d’une

intense recherche de nouveaux

_gènes

de résistance

_{particulièrement}

à travers les

croisements distants. Deux

_plantes

BC1 à 28 chromosomes

_(AA+4E)

ont _pu être

obtenues et donner 18

_plantes

BC2 dont seules les

_plantes

_ayant au maximum

2 chromosomes surnuméraires E étaient suffisamment fertiles _pour être

_exploitées

dans les recroisements ultérieurs. En

_particulier,

une

_plante

à 2n + 1 chromosomes

et

_{correspondant}

à la

_lignée

d’addition du chromosome 12

_présentait

les caractères

recherchés : d’une _part une résistance à la race 6 de Xoo et d’autre part une

résistance à la cicadèle brune

_qui

est un _agent vecteur de viroses du riz. C’est

à

_partir

de cette

_lignée

d’addition _que les recroisements avec la

_lignée

récurrente IR 31917 ont

_permis

d’aboutir à des

_{lignées isogéniques diploïdes}

et fertiles.

Les

_hybridations

avec 0

longistaminata

sont de nature différente car les 2

espèces

partagent le même

_génome;

_néanmoins,

0

_{longistaminata}

manifeste une

très forte barrière

_reproductive

nécessitant

_également

la

_{récupération}

des

_embryons

pour obtenir des

hybrides

F1. 0

longistaminata

présente

par ailleurs 2

originalités

biologiques

dans le _genre

_{Oryza : allogamie}

stricte

_grâce

à un

_système

d’auto-incompatibilité

et

pérennité

par

l’expression

de rhizomes

L’analyse génétique

et

cytologique

des croisements FI s’accorde avec un modèle basé sur la

complémenta-tion de

_gènes

létaux dominants D1

₍₀

_{longistaminata)}

et D2

_{( O sativa),}

_provoquant

entre les 2

_espèces

_agit

au niveau des

_{hybridations interspécifiques}

car la fraction de

graines

normales obtenues sur les

_hybrides

FI au cours des recroisements _permet

d’obtenir facilement les back cross de

première génération

et des suivantes

_(Causse

et

_Ghesquière,

_1991).

Sur ces

_{générations,}

le modèle

_génétique

de barrière

reproduc-tive reste

_globalement

valide mais montre un fonctionnement

plus quantitatif

_qui

s’accorde mieux à un modèle suivant

_lequel

le

_gène

Dl est modifié consécutivement

souches d’O

_{longistaminata d’origine}

différente ont été croisées avec un

_{hybride F1;}

cette

_{première génération}

de recroisement montre une

_majorité

de

_plantes

stériles ou

_{auto-incompatibles}

avec une

_expression

variée des rhizomes.

Seuls,

quelques

indi-vidus sont suffisamment fertiles pour obtenir des descendances en autofécondation

qui

montrent en accord avec le modèle une

_{large ségrégation}

_pour de nombreux

ca-ractères

_{phénologiques}

_(vigueur,

_fertilité,

_expression

des

_rhizomes);

17 descendances BC1F2

_{correspondant}

à 46 individus ont servi de base _pour suivre les

_{introgressions}

MÉTHODES

Le suivi des

_{introgressions}

a été réalisé en utilisant les _marqueurs

_développés

_par le

programme de carte

génétique

des riz

(Tanksley

et

al,

1992).

Le choix des sondes a

été réalisé en fonction de leur distribution le

long

des chromosomes et

_également

de leur

_origine;

ainsi l’étude des

_{introgressions}

avec O

brachyantha

a

_exigé

l’utilisation

des sondes

_{développées}

à

_partir

d’une

_banque

de cDNA d’avoine car la librairie

génomique

réalisée à

_partir

de la variété d’ O sativa IR 36 ne

s’hybridait

_pas ou très

peu avec l’ADN d’ O

_brachyantha

(Panaud, 1992).

La distance

_génétique

_importante

entre les parents permet d’identifier des _marqueurs

_spécifiques

avec seulement

quelques

couples

enzymes/sondes.

Ainsi,

la

_comparaison

du

_{polymorphisme}

des parents

impliqués

dans les

_hybridations

avec O

_{longistaminata}

(lignée

d’ O

_sativa,

hybride

F1,

parent O

_{longistaminata,}

souches d’O

_{longistarrainata}

utilisées dans les

_{recroisements)}

_{permet pour} la

_majorité

des sondes testées avec les 2 enzymes

de restriction EcoRV et HindIII d’identifier une bande

diagnostic

«sativa» et

d’en suivre l’hérédité sans

_ambiguïté

dans la

_génération

BC1F2

(Leblanc

et

_al,

1992).

L’ADN de cette descendance et des _parents a été alors

_digéré,

transféré sur

membrane et

_hybridé

avec les sondes retenues suivant les

_protocoles

standards

_(Mc

Couch et

_al,

_1988).

À

_l’IRRI,

le marquage des sondes a été réalisé en utilisant une méthode

_originale

de chemiluminescence

_appliquée

à la détection de

_séquences

uniques

(Digoxigenine-dUTP-AMPPD)

(Panaud,

1992;

Ishii et

_al,

_1990).

RÉSULTATS

Recombinaison entre le riz cultivé

_{(O sativa)}

et

_l’espèce

_{de riz sauvage}

(O brachyantha)

Les

_plantes

BC1 sont très

_homogènes

et leur méiose révèle 12 univalents

correspon-dant au

_génome

F _par suite de la non réduction

chromatique

des

gamètes

femelles

FI. En

_revanche,

les

_plantes

BC2 sont

_beaucoup

_plus

_{hétérogènes}

phénotypique-ment et montrent un nombre de chromosomes variant de 26 à 32

chromosomes;

les

_plantes

présentent

12 bivalents et donc un nombre d’univalents du

génome

F

allant de 2 à 8. Cette

_génération

BC2 est donc

_{particulièrement}

_propice

mettre

en évidence et

_comprendre

les recombinaisons

_{intergénomiques,}

car celles-ci sont

progressivement

éliminées dans les

_{générations}

avancées par le processus de recroi-sement et d’autofécondation nécessaire pour créer des

lignées

recombinantes.

L’observation des _patrons

_{d’hybridation}

montre que toutes les

_plantes

ont au

moins un locus RFLP révélant un _marqueur

_spécifique

d’O

_brachyantha.

L’absence de _marqueurs d’O

brachyantha

(- - -)

pour un chromosome donné s’accorde avec

l’élimination du chromosome venant d’O

_brachyantha

au cours de la méiose

_BC1,

alors _que les _patrons où tous les marqueurs d’O

brachyantha

sont observés

(+

+

₊₎

correspondent

vraisemblablement à une situation

aneuploïde

à 2n + 1 chromosomes.

À

côté de ces cas de

_figure

_classique,

d’autres situations sont observées

_{(+ - +),}

(- + -), (-

+

_{+), (+}

+

_-)

et

_suggèrent

des

possibilités

de recombinaisons entre les

chromosomes des

_génomes

A et F

_{(fig 3).}

Les données de la

_{cytogénétique}

ne militent _{pas pour} ce _genre de

_phénomène;

au stade diacinèse

_qui

_peut ne _pas rendre _compte

complètement

des

possibilités

réelles de recombinaison si à ce stade la terminalisation des

_crossing

over est

_déjà

achevée par suite du manque d’affinité des chromosomes des 2

génomes

(Panaud,

1992).

Les

_{préparations cytologiques}

à un stade

plus précoce

(pachytène)

bien _que

plus

difficiles à réaliser

techniquement

semblent donner des _arguments pour des

possibilités

de recombinaisons

_(Brar,

IRRI,

Philippines,

comm.

_pers.).

Ces résultats

montrent que si les recombinaisons dans les

_{générations précoces}

semblent non

négligeables,

elles ne doivent _{pas masquer} le fait _que les

plantes

obtenues ont en

général

des

_phénotypes

très altérés et une très forte stérilité. Il est

probable

_que

toutes ces recombinaisons sont fortement contresélectionnées car l’utilisation de ces

plantes

dans les

_{générations}

suivantes se limite le

plus

souvent à celles

qui

présentent

24 chromosomes associées à un

_phénotype

de

plante

cultivée et à une restauration

de la fertilité.

Localisation d’un

_gène

de résistance à la bactériose foliaire dans les

lignées

isogéniques

issues du croisement entre 0 sativa et 0 australiensis Le

_{développement}

de

_{lignées isogéniques}

à

_partir

de la

_lignée

d’addition 12 a conduit

à rechercher en

_priorité

des _marqueurs sur ce chromosome en _comparant le _parent

donneur

_{(O australiensis),}

le parent récurrent

_{(IR 31917)}

et 5

_{lignées isogéniques.}

Quinze

sondes

_{cartographiées}

du chromosome 12 ont été

_analysées;

seules les sondes RG 901 et 190 ont manifesté un

_{polymorphisme}

entre la

_lignée

récurrente et

les

_{lignées isogéniques}

et

_suggèrent

que la résistance est située à l’extrémité du

chromosome 12

_{(fig 4).}

Néanmoins,

les bandes observées chez les

_{lignées isogéniques}

ne

_{correspondent}

pas

complètement

au _patron de restriction observé chez O australiensis et

l’ampli-fication de la sonde RG 901 par des amorces

_spécifiques

ne révèle

_plus

le

polymor-phisme

mis en évidence _auparavant. Une

explication

à cette observation

pourrait

provenir

du matériel lui-même

_qui

n’aurait _pas été fixé

_{complètement}

avant les

également

dans d’autres programmes

d’hybridation

distante et

_l’analyse

de

généra-tions avancées issues de croisement avec 0

o

f

ficinalis

montre un

_{polymorphisme}

que l’on peut attribuer à une

_{hétérozygotie}

résiduelle de cette

_lignée

_(Jena

et

_al,

1992).

La recherche de _marqueurs a été

complétée

en testant 466 amorces de 10 bases en utilisant la

_technique

RAPD et _permet de retenir 4 amorces _pour

lesquelles

les

_{produits d’amplification}

de l’ADN de 2 des

_{lignées isogéniques}

manifestent une

bande du parent sauvage 0 australiensis. Ces 4 marqueurs ont été clonés pour être

hybridés

sur des membranes avec l’ADN des 2 _parents et les 5

lignées isogéniques.

Deux de ces _marqueurs

correspondent

à des

séquences répétées

et ne sont donc

pas

utilisables,

un autre ne donne aucun

_signal

et le dernier ne donne

plus

de

signal positif.

Une autre série d’amorces de 10 bases sera testée _pour identifier un

marqueur

qui puisse

correspondre

à une

séquence

_unique

ou en

_petit

nombre de

copies

afin d’être

_{cartographié.}

Deux des

_{lignées isogéniques}

ont été croisées avec

le _parent récurrent pour mettre en évidence les

coségrégations

entre la résistance

et les marqueurs RFLP et RAPD

préalablement

identifiés. De la même manière que les 2 marqueurs RFLP RG901 et

RG190,

de nombreux marqueurs RAPD

révèlent chez les

_{lignées isogéniques}

un

_{polymorphisme}

différent de celui des 2

de recombinaison non

_homologue

ou mutationnel consécutifs à la confrontation de

génomes

différents chez

_l’hybride

Fl.

Suivi des recombinaisons dans les

_hybridations

entre 0 sativa et 0

lon-gistaminata

Les taux de recombinaisons entre les _{marqueurs ont} été estimés à

_partir

des

équations

de maximum de vraisemblance établies pour ces descendances dans le cas de 2 ou 3 loci

_(Allard,

_1956).

Dans les situations à 3

_loci,

une simulation a été

réalisée pour obtenir les valeurs du

couple

(x, y)

optimisant

l’ajustement

entre les

fréquences

simulées et observées. Pour la

_plupart

des

_chromosomes,

on constate _que

les distances entre marqueurs sont sensiblement

_plus

faibles

_{comparativement}

à la

population

back cross de référence

(fig 5).

La taille de la carte

_développée

sur la

_population

back cross

_{interspécifique}

est

de 1222 cM et

_{représente déjà}

une relativement forte restriction à la recombinaison

(70%)

comparativement

à ce

_qui

est observé dans les croisements

_{intraspécifiques}

où les valeurs

_présumées

sont de 1950 cM

_(Tanksley

et

_al,

_1992).

Cette variation

importante

des taux de recombinaison suivant que les marqueurs sont

_placés

à

partir

de croisements

_{intraspécifiques}

ou

_{interspécifiques}

_peut

être due à un effet

direct de

_{l’hybridation interspécifique}

_qui

_{«rapproche»}

d’une certaine manière les

marqueurs consécutivement à une forte sélection

_gamétique

chez

l’hybride

Fl. Cette

restriction à la

recombinaison,

dans la mesure ou elle est

_{généralisée}

sur l’ensemble

Les distorsions de

_{ségrégation}

de

_chaque

marqueur ont été

analysées

pour les

2 méioses

_séparant

la

_génération

étudiée de

_{l’hybride interspécifique}

FI

_{(tableau I).}

En back cross de

_{première génération,}

les

ségrégations

sont

_{équilibrées}

avec un

léger

excès

_global

de

_plantes

en

ségrégation

_{pour le marqueur}

sativa;

2

exceptions

sont observées : RG 134 où le marqueur venant d’ O sativa est

_{systématiquement}

présent

dans toutes les descendances et RG 869

_qui

est le seul marqueur montrant

à l’inverse des autres une forte dérive à l’encontre de l’allèle d’ O sativa. La bonne

régularité

de la

_{première génération}

_peut venir du fait que les descendances étudiées

proviennent

toutes de

_{plantes autocompatibles}

avec une fertilité suffisamment

res-taurée;

ces

_plantes

_peuvent constituer un biais en faveur des _marqueurs d’O sativa

car l’hérédité de _marqueurs

_isozymiques

sur l’ensemble de la

génération

de

recroise-ment montre

_plutôt

un retour vers 0

_{longistaminata}

_(Ghesquière

et

_Causse,

_1992).

Une distorsion de

_{ségrégation}

dans cette

_génération

_peut être indicative d’une

liai-son avec le

gène

de barrière

reproductive

venant d’O sativa

(D2)

surtout si elle

s’accompagne

localement d’un accroissement de recombinaison. Ces 2 conditions

sont réunies pour le marqueur RG 869 sur le chromosome 12 et fournissent un bon

argument pour localiser D2 à

proximité

de ce _marqueur. Au niveau de la

généra-tion

_{d’autofécondation,}

la difficulté de mettre en

_place

et de maintenir la

_population

recombinante

_(plantes

_albinos,

_faiblesse)

pouvait

présager

de forts effets de

viennent compenser une dérive attendue

beaucoup plus

forte en _{marqueurs venant}

d’O sativa. La

_régularité

de cette

_génération

BC1F2 du

_point

de vue

_{introgression}

apparaît

ainsi comme la résultante de ces 2 éléments : sélection de

_plantes

auto-compatibles

fertiles à

_l’origine

des descendances étudiées et effets de

_dépression

consanguine

due au fardeau

génétique

d’ O

longistaminata.

L’observation du

_{développement végétatif}

des

_plantes

montre une

_grande

diver-sité dans la mise en

_place

de

_{l’appareil rhyzomateux}

_que l’on _peut caractériser _par

la date

_{d’apparition}

des

_premières

tiges

aériennes par rhizomes

(d)

et leur

impor-tance relative dans la constitution

_globale

de la

_plante

_(R)

au bout de 6 mois de

croissance. Le _rapport

_R/d

est un bon indicateur de la

_pérennité

des

_plantes

pour

caractériser des

_plantes

annulant la

_phase

de

_tallage

_pour émettre très

_précocement

de nombreuses

_tiges

aériennes _par rhizomes

_(type

0

_{longistaminata)}

_jusqu’à

des

plantes

émettant

_quelques

rhizomes très tardifs. Sur l’ensemble des

_{descendances,}

il

y a un bon

_ajustement

pour une

ségrégation

3 :1 entre

_plantes

à rhizomes et

_plantes

totalement

_dépourvues

de rhizomes

_(phénotype

obake

_analogue

aux

_hybrides

Fl).

Le caractère

_R/d

_pris

comme un indicateur

_{phénologique}

d’introgression

entre les 2

espèces

montre une bonne relation avec le taux

_{d’introgression}

mis en évidence sur

les marqueurs. La recherche de

QTL

par

analyse

de variance ne _permet de retenir

que le marqueur RG 109 sur le chromosome 1

(P

< _{0, 001 -} R2 =

0, 23) ;

cette

analyse

est confirmée _par la recherche de liaison

_{génétique lorsqu’on}

ne considère le

caractère «rhizome» que sous forme

présence

ou absence

(r

=

0, 26;

P _<

0,01).

RG

109

_apparaît

donc comme un bon candidat _pour localiser le

_gène

_permettant

l’ex-pression

des «rhizomes» et par la même occasion celui

_qui

chez 0

_{longistaminata}

gouverne la barrière

reproductive

entre les 2

espèces.

DISCUSSION

L’une des motivations essentielles

qui

a conduit à s’intéresser aux

_hybridations

interspécifiques

a été la recherche de nouveaux

_gènes

de résistance

spécifique

(Jena

et

_Khush,

_1990).

En _outre, il existe une diversité de résistance très

_importante

dans

les

_espèces

sauvages, y

compris parmi

des

_espèces

non confrontées naturellement aux

_pathogènes

vis-à-vis

_desquelles

ces résistances sont observées

_(résistance

des

espèces

sauvages africaines et américaines vis-à-vis

d’agents pathogènes présents

en

Asie)

(Ikeda

et

_Vaughan,

_1991).

La localisation et le transfert de ces résistances se fondent en

_général

sur l’évaluation de

_lignées

d’addition à 2n + 1 chromosomes

avant leur sélection sous forme de

_lignées

recombinées

(Kobayashi

et

_al,

_1992).

La

_génétique

de l’introduction de ces résistances n’est _pas

_toujours

très claire car

si certaines résistances semblent bien avoir été transférées pour s’hériter ensuite

de

_façon

_{mendélienne,}

de nouveaux _spectres de résistance

_{apparaissent qui}

ne

correspondent

pas forcément aux résistances

présentes

dans les _parents mis en

_jeu

dans les croisements. C’est ainsi les

_{lignées isogéniques}

issues du croisement avec

O australiensis sont totalement résistantes à la race 5 de Xoo bien

_qu’elles

n’aient

pas été sélectionnées pour cette résistance étant donnée que le parent récurrent

présentait déjà

un certain niveau de résistance à cette race

_grâce

au

gène

Xa-4.

Il

De la même

_manière,

certains

_gènes

_provenant

_d’espèces

sauvages

présentent

l’intérêt de donner une résistance à

_plusieurs

races en même _{temps :} le

_gène

Xa-21

provenant d’O

_{longistaminata}

confère la résistance aux 6 races de Xoo

_présentes

aux

_Philippines

et a été localisé sur le chromosome 11

(Ronald

et

_{al, 1992;}

Ikeda et

al,

1991).

Des résistances

_multiples

ont été

_également

transférées à

_partir

d’un croisement avec 0 minuta

(génome BBCC) ;

la

génération

BC2 issue de cette

combinaison montre une décorrélation de résistances _pourtant bien associées _par

des

_gènes

de résistance dans le _parent récurrent

_{(Amante-Bordeos}

et

_al,

₁₉₉₂₎

et

confirme,

comme l’observation des

polymorphismes

moléculaires,

cette variabilité

nouvelle

_qui

semble

_provenir

des

_{hybridations interspécifiques.}

Jusqu’à présent,

tous les transferts de résistances à

_partir

_{d’espèces éloignées}

qui

ont été tentés semblent avoir été

_obtenus;

si seuls des

_phénomènes

de

recom-binaison sont en _{cause, cette} réussite semble en contradiction avec la très forte

sélection

_qui

_s’opère

dans les

_premières

_{générations pour}

obtenir

_quelques

géno-types viables. Dans ces conditions le transfert de caractères

adaptatifs

à dominante

polygénique,

outre les

_problèmes

d’évaluation

_qu’il

pose,

risque

d’être une sévère

limitation à l’intérêt des croisements distants. L’utilisation des _marqueurs

molécu-laires

_{cartographiés}

fournit un outil

_{d’investigation}

d’un

grand

intérêt _pour étudier

la recombinaison entre

_génomes

différents. Le suivi du devenir des

_fragments

intro-gressés

dans les

_{générations}

avancées au fur et à mesure de la sélection _pour des

plantes

fertiles à 24 chromosomes pourra

indiquer

les niveaux

_{d’introgressions}

et

les corrélations effectives de ces zones avec les caractères recherchés. Un

_premier

exemple

de ce _genre

d’approche

est donné par l’étude de descendances BC2F8

is-sues de croisements entre O sativa x O

_of

_f

_icinalis;

ces descendances montrent des

introgressions

qui

sont structurées en

_fragments

de

_petite

taille

_répartis

sur

l’ensem-ble des chromosomes et sans relation évidente avec la résistance transférée

(Jena

et

_al,

_1992).

Les

_hybridations

avec 0

_{longistaminata}

montrent

_qu’une

fois _que les barrières de

_reproduction

sont

_surmontées,

les

_{possibilités}

de recombinaison

peu-vent être favorables. La construction d’une carte de liaison RFLP à

_partir

d’un back

cross

_{interspécifique}

et la bonne colinéarité des _marqueurs entre les cartes intra et

interspécifique

en sont une preuve manifeste. Même si la recombinaison en BC1F2

apparaît quantitativement

plus

faible,

sa

_régularité

contraste avec les distorsions de

ségrégation

qui

peuvent être

_{ponctuellement}

très fortes

dans

certains croisements

indica-japonica

et être la

_conséquence

de la domestication des riz cultivés.

Indépen-damment de la création de variabilité nouvelle

_qui

n’est pas à

négliger

et dont les mécanismes sont à

élucider,

la

_{compréhension}

de facteurs comme le fonctionnement

des barrières

_{reproductives,}

le bon déroulement de la méiose

_{(appariements}

chro-mosomiques

et

_{possibilités}

de

_crossing

_over)

_peut contribuer à mieux déterminer les

_{potentialités}

de recombinaisons favorables et les conditions

_{d’exploitation}

des

ressources

_{génétiques éloignées}

des

_espèces

cultivées.

REMERCIEMENTS

RÉFÉRENCES

Ahn

_N,

Bollich

_CN,

SD

_Tanksley

₍₁₉₉₂₎

RFLP

_tagging

of a _gene for aroma in rice.

Theor

_Appl

Genet

_84,

825-828

Allard RW

₍₁₉₅₆₎

Formulas and tables to facilitate the calculation of recombination values in

_{heredity. Hilgardia}

_24,

235-378

Amante-Bordeos

_M,

Sitch

_A,

Nelson

R,

Nalmacio

RD,

Oliva

NP,

Aswidinoor

_H,

Leung

H

₍₁₉₉₂₎

Transfer of bacterial

_blight

resistance from the

_tetraploid

wild rice

Oryza

minuta to cultivated rice 0 sativa. Theor

_Appl

Genet

_84,

345-354

Bonman

_JM,

Khush

_GS,

Nelson RJ

₍₁₉₉₂₎

_Breeding

rice for resistance to _pests.

Annu Rev

_Phytopathol

_30,

507-528

Brar

_DS,

Elloran

_R,

GS Khush

₍₁₉₉₁₎

_{Interspecific hybrids produced through}

embryo

rescue between cultivated and

_eight

wild

_species

of rice RGN

_8,

91-93

Causse

_{M, Ghesquière}

A

₍₁₉₉₁₎

_Prospective

use of 0

longistaminata

for rice

breeding

program. In: Rice

genetic

II. Proc

_of

the 2nd Int Rice Genet

_Symp

IRRII

Los

_Banos,

_Philippines,

_14-18/5/90,

81-90

Causse

_M,

Second

_{G, Tanksley}

S

₍₁₉₉₂₎

Construction d’une carte saturée du

_génome

des riz

_grâce

à l’utilisation

_{d’hybrides interspécifiques.}

In:

_Complexes

_{d’espèces,}

Flux

de

_gènes

et ressources

_génétiques

des

_{plantes. Colloque}

en

_hommage

à Jean

Pernès,

Bureau des Ressources

_{Génétiques,}

_Paris,

_8-10/1/92,

551-552

Chu

_YE,

Hi Oka

₍₁₉₇₀₎

The

_genetic

basis of

_crossing

barriers between 0

_perennis

subs barthü and its related taxa. Evolution

_24,

135-144

Ghesquière

A

₍₁₉₉₁₎

Reexamination of the

_genetic

control of the

_reproductive

barrier between 0

_{longistaminata}

and 0 sativa and

_relationship

with the rhizome

expression.

In : Rice

_genetic

IL Proc

_of

the 2nd Int Rice Genet

_Symp

_IRRI,

Lôs

Banôs,

Philippines.

14-18/5/90:

729-730

Ghesquière A,

Causse A

₍₁₉₉₂₎

_{Linkage study}

between molecular markers and _genes

controlling

the

_reproductive

barrier in

_{interspecific}

back cross between 0 sativa and O

_{longistaminata.}

RGN _9, 28-31

Ikeda

_{R, Vaughan}

A

₍₁₉₉₁₎

_{The distribution of resistance genes} to brown

planthop-per in rice

germplasm. RGN 8,

125-128

Ikeda

_R,

Tabien

RE,

Khush GS

₍₁₉₉₁₎

Chromosomal location

of Xa-21. RGN 8,

102-103

Ishii

_T,

Panaud

_0,

Brar

_DS,

Khush GS

₍₁₉₉₀₎

Use of

_{non-radioactive,}

digoxigenin-labelled

_probes

for RFLP

_analysis

in rice. Plant Mol Biol

_Reptr

_8,

167-171

Jena

_KK,

Khush GS

₍₁₉₈₄₎

_Embryo

rescue of

_{interspecific hybrids}

and its _scope in

rice

_improvement.

RGN

_1,

133-134

Jena

_KK,

Khush GS

₍₁₉₉₀₎

_{Introgression}

of _genes from

_{Oryza o}

_f

_ficinalis

Well

ex-Wall to cultivated rice 0 sativa L. Theor

_Appl

Genet

_{80, 735-745}

Jena

_KK,

Khush

GS,

Kochert G

₍₁₉₉₂₎

RFLP

_analysis

of rice

_(Oryza

sativa

_L)

introgression

lines. Theor

_Appl

Genet

_84,

608-616

Kobayashi

N,

Ikeda

_R,

Khush

_GS,

Brar DS

₍₁₉₉₂₎

Resistance to

_tungro

_spherical

virus in monosomic alien addition lines

_(MAALs)

of

_{Oryza officinalis.}

_RGN9,

37-38

Kurata

_N,

Harushima

_Y,

_{Nagamura Y,}

Yamamoto

_K,

Wu

_JZ,

Antonio

_BA,

Sue

Leblanc

_{O, Marmey}

P,

Ghesquière

A

₍₁₉₉₂₎

_Application

des marqueurs moléculaires

à l’étude des

_{introgressions interspécifiques:}

recherche de _marqueurs

_spécifiques

chez

O

_{longistaminata}

et 0 sativa. In :

_{Complexes d’espèces, flux}

de

_gènes

et ressources

génétiques

des

_{plantes. Colloque}

en

hommage

à Jean

Pernès,

Bureau des Ressources

Génétiques,

Paris,

8-10/1/92,

561-562

McCouch

_SR,

Kochert

_G,

Yu

_{ZH, Wang ZY,}

Khush

_GS,

Coffman

_WR,

_Tanksley

SD

₍₁₉₈₈₎

Molecular

_mapping

of rice chromosomes. Theor

_Appl

Genet

76,

815-829

MacKill

_DJ,

Salam

_{SA, Wang ZY,}

_Tanksley

SD

₍₁₉₉₃₎

A

_major

photoperiodism-sensitivity

gene

tagged

with RFLP and

isozyme

markers in rice. Theor

Appl

Genet

85, 536-540

Nayar

NM

₍₁₉₇₃₎

_Origin

and

_cytogenetics

of rice. Adv Genet

_17,

153-292

Panaud 0

₍₁₉₉₂₎

Utilisation de la

_technique

RFLP _pour l’étude de

_{l’introgression}

du riz cultivé 0 sativa L par une

_espèce

sauvage de riz 0

brachyantha.

Thèse de

Doctorat en

_Sciences,

Université Paris

_XI,

_Orsay

Panaud

0,

Magpantay

G,

McCouch S

₍₁₉₉₃₎

A

_protocol

for non-radioactive DNA

labelling

and detection in the RFLP

_analysis

of rice and tomato

_using

_single-copy

probes.

Plant Mol Biol

Reptr 11, 54-59

Ronald

_PC,

Albenez

_L,

Albano

_B,

McCouch

_{S, Tanksley}

SD

₍₁₉₉₂₎

Genetic and

physical analysis

of the rice bacterial

_blight

disease resistance

_locus,

Xa-21. Mol Gen Genet

_236,

113-120

Saito

_AM,

Yano

_M,

Kishimoto

_N,

_Nakagahra

_M,

Yoshimura

_A,

Saito

_K,

Kuhara

_S,

Ukai

Y,

Kawase

M,

Nagamine

T,

Yoshimura

S,

Ideta

_0,

Oshawa

R,

Hayano

Y,

Iwata

N,

Sugiura

M

₍₁₉₉₁₎

_Linkage

_map of restriction

_{fragment length polymorphism}

loci

in rice.

_Jpn

J

_Breeding

_41, 665-670

Tanksley S,

Causse

_M,

Fulton

_T,

Ahn

_{A, Wang}

_Z,

Wu

_K,

Xiao

_J,

Wu

_Z,

Second

G,

McCouch S

₍₁₉₉₂₎

A

_{high density}

molecular map of the rice genome. RGN

9,

111-115

Xiao

_J,

Fulton

_T,

McCouch

_{S, Tanksley S,}

Kishimoto

N,

Oshawa

_R,

Ukai

_Y,

Saito

A

₍₁₉₉₂₎

_Progress

in

_integration

of the molecular maps of

rice. RGN 9,

124-128

Yu

YH,

Mackill

DJ,

Bonman

MJ,

Tanksley

SD

₍₁₉₉₁₎

_Tagging

gene for blast resistance in rice via

_linkage

to RFLP markers. Theor

_A

_PP

_I

Genet

_81,

471-476

Yoshimura

_S,

_{Yoshimura A,}

Saito A et al

₍₁₉₉₂₎

RFLP

_analysis

of

_introgressed

chromosomal _segments in three

near-isogenic

lines of rice for bacterial

_blight