Screening peanut (Arachis hypogaea L.) germplasm for quality traits and mapping QTL associated with yield-traits in an advanced backcross population

Abstract

La cacahuète (Arachis hypogea L.) est mondialement connue pour sa richesse nutritionnelle et sa polyvalence culinaire. Cependant, la diversité génétique limitée et la sous- utilisation des ressources génétiques constituent des obstacles significatifs au progrès de l'amélioration de la cacahuète. L'hybridation interspécifique et les évaluations de la diversité génétique à l'aide de méthodes de caractérisation adaptées offrent des solutions prometteuses à ces défis. Cette étude visait à explorer à la fois le criblage rapide du germoplasme pour les traits de qualité et à identifier les QTL sauvages favorables liés aux traits de rendement. La spectroscopie proche infrarouge (NIRS), associée à la chimiométrie, a été utilisée pour évaluer la variabilité du germoplasme dans 680 échantillons. Cela comprenait une collection de base de 300 variétés et trois ensembles de 133 génotypes (Fleur11 x ISATGR 278-18) d'une population interspécifique. L'évaluation a été réalisée à Mbalmayo et Bafia, au Cameroun, et à Nioro, au Sénégal. Les spectres élémentaires proches infrarouges ont été recueillis sur six sous- ensembles de graines dans chaque échantillon après trois rotations, avec une résolution spectrale de 16 cm-1 sur la plage de 867 à 2530 nm. Les spectres ont été traités à l'aide de l'analyse en composantes principales (PCA) et de l'analyse discriminante en moindres carrés partiels (PLS-DA). En résultat, une énorme variabilité a été trouvée entre les variétés et les génotypes à l'intérieur et entre les environnements à de multiples longueurs d'onde, particulièrement à 1723 nm, associée à la teneur en huile et à la composition en acides gras. L'ACP a révélé une diversité chimique substantielle, regroupant les variétés et les génotypes en quatre groupes correspondant aux ensembles d'échantillons. La collection de base a affiché la plus grande variation génétique par rapport aux génotypes interspécifiques dans l'environnement. Les facteurs environnementaux ont impacté significativement la composition des graines, Bafia montrant la plus grande variation, suivie de Mbalmayo et Nioro, en utilisant la même population interspécifique. Un modèle PLS-DA a atteint une précision de 99,6% dans la classification des échantillons de graines par origine environnementale. Une exploration supplémentaire a évalué la variabilité phénotypique, estimé l'héritabilité au sens large et évalué les corrélations entre les traits liés au rendement. Les données collectées au Cameroun à Marou, Mbalmayo et Bafia ont utilisé 133 génotypes interspécifiques ainsi qu'un parent récurrent. Les observations ont montré une variabilité morphologique dans les traits qualitatifs, notamment l'habitude de croissance des plantes (semi-érigée à prostrée à complètement érigée) et la constriction et le bec des gousses (allant de légère à proéminente et légère à profonde, respectivement).xxvii En revanche, sur la base des valeurs moyennes, des niveaux de variation phénotypique modérés à élevés ont été détectés pour les traits quantitatifs dans différents environnements. Notamment, le génotype 11_28_10 a régulièrement démontré une performance supérieure et des données regroupées, suivi par 11_28_20 pour le poids de 100 gousses et de graines, la longueur et la largeur des gousses et des graines. L'analyse de variance (ANOVA) confirme une variabilité significative des génotypes parmi les génotypes interspécifiques pour tous les traits. Les estimations d'héritabilité au sens large ont varié de modérées à élevées, suggérant une forte influence génétique sur les traits étudiés. L'analyse d'association révèle plusieurs corrélations positives et significatives entre les traits, mettant en évidence des pistes potentielles pour l'amélioration des traits. L'exploration des régions génomiques sauvages (QTL) associées aux traits liés au rendement a révélé des insights. En utilisant 133 lignées BC2F4, une carte génétique comprenant 1 450 locus répartis sur 20 groupes de liaison est construite, couvrant une longueur totale de 1 358,02 cM, avec une distance moyenne de 2,21 cM entre les marqueurs de flanquement. Au total, 44 QTL putatifs ont été détectés sur 17 groupes de liaison pour 14 traits de rendement. Parmi ces QTL, quatre étaient des loci nouvellement identifiés qui n'avaient pas été précédemment cartographiés. Notamment, 20 des QTL putatifs (45%) étaient associés à une augmentation de la valeur phénotypique du trait et étaient liés à des allèles du parent sauvage. Treize des 44 QTL ont été classés comme des QTL majeurs (>10% de variance phénotypique expliquée), indiquant leur importance potentielle pour la sélection assistée par marqueurs (SAM) en attendant confirmation dans des environnements divers.