Thread by @QADPlantes

#QuizAmeliorationDesPlantes

N°63

Illinois long-term selection experiment

Réponse

La "Illinois Long-Term Selection Experiment" a bien été menée sur la maïs comme la majorité l'a trouvé, bravo aux 23% qui ont trouvé que les caractères

https://twitter.com/QADPlantes/status/1626632829751656463

sur lesquels la sélection a agit sont les taux de protéines et d'huiles dans le grain !

La sélection qui y est menée depuis >100 cycles a permis de produire 9 populations apparentées qui ont participé à la découverte de nombreux gènes et a la découverte des réponses d'un génome à la sélection artificielle.

Cette expérience inédite par sa durée commence en 1896 sous l'impulsion de l'équipe de Cyril G. Hopkins par le choix d'une population de maïs nommée "Burr's White".

163 épis issus d'une fécondation aléatoire (open pollination) de cette variété ont été choisis.

Le taux de protéines et de lipides ont été mesurés sur qq grains par épis et les 24 meilleurs épis pour le taux de protéine ont constitué le matériel de départ de la souche IHP (Illinois High Protein)

les 24 meilleurs épis pour le taux de lipides ont constitué le matériel de départ de la souche IHO (Illinois High Oil)

Il a été fait de même avec les 12 épis présentant le taux de protéines le plus faible : souche ILP (Illinois Low Protein) et le taux de lipide le plus faible : souche ILO (Illinois Low Oil)

On récapitule

pour les protéines IHP >> ILP

pour les lipides IHO >> ILO

Il a ensuite été entrepris une sélection récurrente de type "ear to row" (un épi à la ligne) chaque année sur ces 4 populations. C'est une méthode de sélection appelée "sélection familiale demi frère"

Comment ça marche ici ?

Au sein de la population (partie du haut) on sélectionne les meilleurs épis portant les graines qui remplissent le critère choisi (max taux de protéines , de lipides ; min taux de protéines , de lipides) en testant entre 60 et 120 plantes

Un échantillon de chaque épi (dans le schéma = famille) est testé et le top 20% (ou le min 20%) est conservé pour la génération suivante (on repart vers le haut du schéma) en mélange

Et ainsi du suite

On parle de "sélection familiale demi frère" parce qu'il n'y a pas de contrôle de la fécondation et que la famille (l'épi ici) est constituée de descendants qui n'ont qu'un seul parent en commun : ils sont donc demi frères

Les mesures de taux de protéines pour les populations IHP et ILP sur une centaine de génération montre l'efficacité sur le long terme d'une telle sélection pour les 2 types de sélection (taux de protéines x 2,5 pour la population IHP)

Et pour les populations IHO et ILO également (taux de lipides x 4 pour la population IHO)
... a ceci près que les limites techniques de détection d'un faible taux de lipides dans la population ILO n'a pas permis d'aller au dela de la génération 85

Une autre façon d'observer cette efficacité de la sélection sur a population

https://twitter.com/i/status/1159620792591667200

From @Graham_Coop

Il est à noter que malgré + 100 cycles de sélection, il reste suffisamment de variabilité génétique dans ces populations. Cette méthode de sélection parmi les 1eres mises en oeuvre par les sélectionneurs (Vilmorin 1856 sur le taux de sucre des betteraves) présente

néanmoins des inconvénients. Un des principaux inconvénients est une "force de la sélection" plutôt faible ce qui nécessite un grand nombre de cycles. C'est pour cela qu'elle a petit a petit laissé la place a d'autres methodes (ou du moins a une combinaison de methodes).

Dans cette expérience les limites physiologiques ont été probablement atteintes dans les populations ILP et ILO et ceci liées a des taux de germinations très faibles à partir des générations 48-50

Il a donc été choisi de créer d'autres sous populations à partir de ces générations 48-50 en "inversant la sélection".

Ainsi les populations suivantes ont été créées :

- Reverse High Protein (RHP) a été sélectionnée à partir de la population IHP sur le critère "min taux de protéines"
- Reverse Low Protein (RLP) a été sélectionnée à partir de la population ILP sur le critère "max taux de protéines"

Idem pour les RHO et RLO à partir des ILO et IHO

Les résultats obtenus confirment la relative variabilité génétique résiduelles dans ces populations.

L'efficacité de la sélection étant cependant moindre du au fait que de nombreux allèles ont été fixés à l'état homozygote au sein de la population (il n'existe donc plus de source de variabilité pour ces facteurs au sein de la population)

Il existe également la population "Switchback High Oil" (SHO) sélectionnée a partie de la RLO au cycle 55 sur un critère "max taux de lipides".

La sélection des taux de protéines et de lipides ont eu un impact sur la morphologie du grain comme montré sur les courbes.

Ces populations ont permis l'identification de +100 facteurs génétiques pour le contrôle du taux de protéines et autour de 40 pour le taux de lipides (estimations)

Elles restent aujourd'hui un matériel de choix pour des études des dynamiques du génome en réponse aux pressions de sélection.

Merci de m'avoir lu

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Sources :
doi.org/10.1016/j.tpla…

quae.com/produit/1064/9…