L'industrie forestière canadienne repose principalement sur deux espèces de Pinaceae, Picea mariana et Picea glauca. Ces deux conifères, distants phylogénétiquement, possèdent une des plus grandes aires de répartition naturelle en Amérique du Nord. Afin de mieux connaître la structure et l'évolution de leurs génomes, des cartes génétiques composites ont été assemblées. Dans un premier temps, des marqueurs d'ancrage codominants ciblant des régions codantes (ESTP) ont été développés, afin de pouvoir établir des comparaisons entre les cartes composites. La méthode du « DNA pool sequencing » a été mise au point afin d'établir une stratégie rapide et peu onéreuse de détection des polymorphismes d'ADN (SNP et indels) intraspécifiques à partir de plusieurs individus d'une même espèce. La majeure partie de ces polymorphismes d'ADN a pu être génotypée de façon économique parmi les descendances des deux croisements retenus pour chaque taxon, grâce à l'optimisation de la technique DGGE ou par CAPS. Des cartes génétiques parentales (individuelles) ont alors été construites pour chaque croisement à l'aide de marqueurs de position arbitraire (AFLP et RAPD), de marqueurs de régions répétées (SSR) et à partir de la centaine de marqueurs d'ancrage ESTP nouvellement développés. Pour chaque taxon, une carte de référence du parent commun entre les deux croisements a été construite, afin de valider la position relative des marqueurs homologues avant l'assemblage de la carte composite. L'utilisation d'un second croisement a permis d'augmenter d'environ 25% le nombre de marqueurs d'ancrage positionnés comparativement à l'utilisation d'un seul croisement. Les cartes composites pour chaque taxon étaient donc constituées d'environ 800 à 1 100 marqueurs distribués de façon homogène sur 12 groupes de liaison (~ 2 160 - 2 320 cM, Haldane). Pour les deux taxa, la synténie est apparue bien conservée entre les cartes de liaison individuelles, de référence et composite. Les comparaisons entre les cartes composites de Picea, développées dans cette thèse, et celle développée préalablement chez P. abies et bonifiée dans le cadre du présent travail avec des marqueurs d'ancrage supplémentaires, ont révélé une grande conservation de la macrosynténie et de la macrocolinéarité sur 10 des 12 groupes de liaison composites assemblés. Une rupture dans la synténie entre P. glauca et les deux autres taxa a dévoilé un possible réarrangement interchromosomique impliquant une translocation insertionnelle. L'analyse de la colinéarité des marqueurs a aussi révélé la présence d'un événement de duplication segmentaire précédant très probablement la divergence des Picea. Les renseignements combinés de ces trois taxa ont également permis d'identifier onze et neuf groupes de liaison homéologues entre Picea et Pinus et entre Picea et Pseudotsuga menziesii, respectivement. L'analyse de la synténie entre ces trois genres de Pinaceae a révélé un éventuel cas de fission chromosomique et un réarrangement interchromosomique dans le génome de P. menziesii, indiquant de l'instabilité dans ce génome. En général, la macrostructure du génome des Pinaceae s'est avérée être bien conservée entre les genres, ce qui est également remarquable lorsque l'on considère que l'origine de ces lignées remonte au Crétacé. / Most of the contribution of the forest industry to the Canadian gross domestic product relies on two spruce taxa (Pinaceae), Picea mariana and Picea glauca. Thèse two spruces are phylogenetically distant and hâve among the widest natural distributions of ail North American conifers. Composite linkage maps for the two species were assembled to understand the structure and the evolutionary history of their génomes. First, codominant gene-specific anchor markers (ESTPs) were developed to anchor maps and enable their comparison within and between species. A DNA pool sequencing strategy was first optimized, permitting a rapid and affordable discovery of SNPs and indels (Insertions/deletions) at the intraspecific level, using pools of différent individuals for each taxon. Once identified, most of thèse polymorphisms could be scored afterwards on two progeny arrays for each taxon by optimization of genotyping techniques such as DGGE or CAPS. Then, individual linkage maps were constructed for both Picea taxa by using anonymous markers such as AFLPs and RAPDs, markers of repeat régions (SSRs), and the newly developed ESTP anchor markers. For each taxon, a référence linkage map was built for the common parent of the two crosses in order to validate the relative position of homologous markers, before the assembly of the composite map. The use of a second cross resulted in an increase of about 25% of the number of anchor markers compared to the use of a single cross. For each taxon, the composite linkage map contained from about 800 to 1,100 markers homogeneously positioned on 12 linkage groups (2,160- 2,320 cM, Haldane). For both taxa, the synteny was well preserved between the individual, référence and composite linkage maps. Macro-synteny and macro-colinearity comparisons among the composite maps developed in this thesis and a composite map previously developed for P. abies and expanded herein with informative anchor markers, revealed a significant conservation of gène content and gène order among taxa for 10 of the 12 assembled composite linkage groups. The discovery of one breakdown in synteny between P. glauca and the two other taxa indicated the occurrence of an inter-chromosomal rearrangement involving an insertional translocation. The analysis of marker colinearity further revealed the présence of a putative segmentai duplication, presumably preceding the divergence of the Picea taxa analysed. The combined information from thèse three Picea génomes resulted in the identification of eleven and nine homoeologous linkage groups between Picea and Pinus and between Picea and Pseudotsuga menziesii, respectively. The analysis of synteny among the three gênera of the Pinaceae also revealed a putative case of chromosomal fission and an inter-chromosomal rearrangement in the génome of P. menziesii. Thèse two rearrangements seem connected, indicating instability in this part of the génome of this species. Overall, the macrostructure of the Pinaceae génome was well conserved, which is exceptional, considering that the divergence of thèse lineages dates back to the Cretaceous.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/18556 |
| Date | 11 April 2018 |
| Creators | Pelgas, Betty |
| Contributors | Isabel, Nathalie, Bousquet, Jean |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | xv, 221 f., application/pdf |
| Coverage | Canada |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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