WO2008132310A2 - Production de graines lactuca sativa hybrides - Google Patents

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WO2008132310A2
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lactuca sativa
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Hervé MICHEL
Thierry Soussin
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Vilmorin
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H5/00—Angiosperms, i.e. flowering plants, characterised by their plant parts; Angiosperms characterised otherwise than by their botanic taxonomy
    • A01H5/12—Leaves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H6/00—Angiosperms, i.e. flowering plants, characterised by their botanic taxonomy
    • A01H6/14—Asteraceae or Compositae, e.g. safflower, sunflower, artichoke or lettuce
    • A01H6/1472—Lactuca sativa [lettuce]

Definitions

  • the present invention relates to hybrid lettuce (Lactuca sativa) seeds, as well as to a process for producing said seeds.
  • the invention also relates to hybrid Lactuca sativa plants, as well as hybrid Lactuca sativa plant cells.
  • Reasons for producing large-scale hybrid plant seeds include heterosis (or hybrid vigor), homeostasis (stability of the plant in different environments), the possibility of accumulating resistance genes to insects, fungi, bacteria or viruses, or adaptation to abiotic stresses, such as, for example, resistance to extreme temperatures, that is to say temperatures below 5 ° C or above 30 ° C. 0 C, or resistance to low light. It has been found that in Lactuca sativa (cultured lettuce), it is impossible or very difficult to combine certain resistance genes in a homozygous line, the genes in question being located on the same locus (one on each allele), or on very close loci.
  • hybrid F1 hybrid lettuces would be of great interest, in particular by allowing the production on a commercial scale, of hybrids combining several genes of agricultural interest co-dominant or dominant borne by the different alleles of the same locus or locus. very close.
  • the genus Lactuca comprises more than 100 species, including Lactuca sativa (cultivated species), Lactuca saligna (wild species), Lactuca serriola (wild species) and Lactuca virosa (wild species).
  • the stamens male organs
  • the stamens male organs
  • the pistil female organ
  • the pistil consists of an ovary, a style, and a bifid stigma.
  • the style extends inside the staminal tube, so the stigma is covered with pollen and the plant is self-fertilized.
  • a Lactuca sativa plant usually gives 0.5 to 6 grams, or even up to 10 grams of seeds depending on the growing conditions, with each gram generally having 600 to 1000 seeds.
  • a typical technique for large-scale hybrid plant production is to cultivate the two varieties used as "relatives" in close proximity to each other and to use insects for pollination. Male sterility to avoid contamination due to self-pollination. The seeds are then harvested on the male-sterile parent.
  • This technique makes it possible to accumulate genes of interest present in homozygous form in each of the parents while maintaining plot homogeneity, the F1 generation presenting a 100% homogeneous phenotype at the harvest stage (before the opening of the flowers).
  • bees (Apis mellifera) or bumble bees (Bombus spp.) are not active.
  • F1 hybrids require the availability of a "male” line and a "female” line.
  • the "female” line can be obtained by manual castration of the plant.
  • each flower opens only once and for a very short time (a few hours), this method can hardly be implemented on a commercial scale because of the hand of very important work that it would require.
  • the "female" line can also be obtained through the introduction of gene-type (or nuclear) or cytoplasmic sterility, manifested by the absence of anthers, empty anthers or non-viable pollen. This sterility is transmitted to the offspring partially in the case of nuclear (or gene) sterility, or totally in the case of cytoplasmic sterility.
  • Goubara & Takasaki ⁇ Appl. Entomo. Zool. 38 (4): 571-581, 2003 [I]) conducted open and closed field experiments to identify potential pollinating insects that could be used for the production of hybrid Lactuca sativa lettuce.
  • [2]) also conducted small-scale hybridization assays between lettuce carrying a male sterility gene and a closed male-fertile lettuce in the presence of the bee Lagioglossum villosulum trichopse. The authors state that they have obtained F1 hybrid lettuce, but with a very low yield.
  • culture lettuce is meant the species Lactuca sativa.
  • There are five main cultigroups of cultivated lettuce see Figure 1): Lactuca sativa var. angustana (asparagus lettuce); Lactuca sativa var. capitata (head lettuce, lettuce butter); Lactuca sativa var. crispa (Batavia or Iceberg lettuce); Lactuca sativa var. longifolia (romaine lettuce) and Lactuca sativa var. acephala (curly lettuce, lettuce to be cut).
  • the invention encompasses the use of each of these different types of lettuce.
  • - Pollination refers to transporting pollen from the anther to the stigma of the same or another flower. This sexed system is the preferred method of reproduction of flowering plants (angiosperms and gymnosperms). It allows the pollen grain to reach the stigma, then form through the style a pollen tube leading to the egg to fertilize it.
  • self-pollination we mean the pollination of an individual or a biotype by its own pollen, the resulting individuals are said to be self-pollinated.
  • autogamy refers to the ability of a plant to self-pollinate, both gametes coming from the same individual.
  • allogamy refers to the phenomenon in which the flowers of an individual are pollinated by pollen from one or more other individuals.
  • insect pollinator we mean an insect (among others bees, butterflies, Diptera or some beetles) which, exploring the flowers (for example in search of nectar) rubs with the stamens, collecting some grains of pollen that he will eventually leave on another flower.
  • locus refers to the location of a gene or allele on a chromosome. - By alleles means variants within a species, a gene located at a given chromosomal location (locus). Different alleles of a gene give rise to different expressions of a character.
  • Cluster means two or more genes positioned close to each other on the same chromosome.
  • the clusters of resistance genes identified in lettuce have been described by Kesseli et al. [12].
  • dominant gene is meant a gene that confers a phenotype, whether it is present on both chromosomes of the pair or on only one.
  • recessive gene is meant a gene which confers a phenotype only when it is present on each of the two homogeneous chromosomes.
  • codominance is meant the property of two genes alleles to express one and the other, in the phenotype, the characters they determine. In a heterozygous subject carrying two codominant allele genes, the genotype will be completely expressed in the phenotype with regard to the information carried by these genes.
  • heterozygote is meant a cell or an individual that has two distinct allelic genes on a specific locus of the same pair of chromosomes.
  • homozygote is meant a cell or an individual that has two identical allelic genes on a specific locus of the same pair of chromosomes.
  • Hybrid means the product of the cross between individuals of different genetic makeup, preferably of the same species.
  • F1 hybrid is meant the first generation resulting from a cross between individuals of different genetic makeup. As a result, F1 hybrids are heterozygous for at least one gene. yo / uuu 1
  • backcross or return cross, or "backcross”
  • backcross we mean the crossing between a hybrid and one of his parents.
  • cultivar we mean a variety.
  • genotype we mean all the genetic material carried by an individual, which constitutes his hereditary heritage.
  • phenotype refers to the set of apparent morphological or functional characteristics of an individual, which correspond to both the expressed part of the genotype and phenomena determined by the external environment.
  • phenotype of agricultural interest is meant a phenotype, resulting for example from a cross between two homozygous genotypes, having characteristics of interest from the agricultural point of view, such as, inter alia, the accumulation of resistance characters to different pathogens or insects, hybrid vigor (that is, the average level of one trait of the hybrid being greater than the mean level of both parents), homeostasis, adaptability to abiotic stresses, characteristics morphological characteristics such as color, shape, flexible or rigid nature of the leaves, nutrient composition or taste qualities of the plant.
  • heterosis or hybrid vigor we mean the phenomenon according to which a hybrid F1 is significantly superior to the best of its parents as to one or more characters, especially as regards vigor. rei / EN 2008/000 289
  • Homeostasis refers to the ability of a plant to adapt to its environment or even to several environmental characteristics.
  • male sterile means a plant unable to reproduce by self-pollination, because of sterility of the male elements of the flowers.
  • the pollen may not be functional, or there may be structural abnormalities of the male reproductive organs, for example at the anther feeder (tapetum).
  • Cytoplasmic male sterility means sterility that is homogeneously transmitted by the mother according to cytoplasmic inheritance.
  • nuclear male sterility or gene means Mendelian inheritance sterility carried by the DNA of the nucleus, which may be either dependent on a recessive gene or dependent on a dominant gene.
  • Monogenic male sterility means male sterility carried by a single gene.
  • plurigenic male sterility is meant male sterility carried by several genes.
  • Resistance means the ability of a variety to restrict the growth and development of a particular pathogen or pest and / or the damage they cause, in comparison with susceptible varieties and under similar conditions, environmental and pressure levels of this pathogen or pest. These varieties may, however, express some symptoms of the disease or some damage in case of strong pressure of this pathogen or this pest.
  • Standard or high resistance refers to the ability of a variety to severely restrict the growth and development of a particular pathogen or pest under normal pressure conditions, in comparison with susceptible varieties. These varieties may, however, express symptoms or damage under severe pressure from this pathogen or pest.
  • Intermediate or moderate resistance refers to the ability of a variety to restrict the growth and development of a specific pathogen or pest, but may express more symptoms or damage in comparison to high / standard resistance varieties. . Intermediate resistance varieties will show less severe symptoms or damage than those observed on susceptible varieties under similar environmental and / or pathogen or pest pressure conditions.
  • Molecular marker means a specific DNA fragment that can be identified within the complete genome of an individual and that can be used to locate a gene of interest or to verify whether an individual has inherited a particular characteristic of a gene. parent organism. It may or may not be a coding sequence. In a genetic cross, the gene of interest will generally remain linked to the molecular marker. The detection of the molecular marker then makes it possible to select the individuals presenting the gene of interest without it being necessary to know the sequence of this gene.
  • the presence of markers associated with a character allows the breeder to overcome certain tests or phenotypic observations.
  • the use of a molecular marker specific for a male sterility gene preferably a dominant male sterility gene, allows an early selection, before flowering, of the male sterile plants. This selection makes it possible to eliminate fertile male plants that may be part of the plant population used as supposedly "female" parents (sterile males) for the production of hybrid seeds, for example in the case where a dominant gene of male sterility is used, and therefore to reduce the risk of contamination related to the self - fertilization of these fertile male plants.
  • the subject of the present invention is seeds, plants and cells of hybrid Lactuca sativa plants characterized in that they have a sterile male genotype, and are heterozygous for at least one gene not involved in male sterility and conferring a detectable phenotype on the subject. plant.
  • Male sterility carried by seeds, plants or plant cells Lactuca sativa may be of nuclear or cytoplasmic origin. In the case where it is cytoplasmic, sterility is transmitted by the female parent. It is often due to an interaction between the mitochondria present in the cytoplasm and nuclear genes. Cytoplasmic male sterility is characterized by the appearance of progeny with a sterile male 100% phenotype in the absence of a fertility-restoring gene in the male parent genome. Male fertility can be restored at the offspring level by the presence of a gene fertility restorer (Rf) in the genome of the "male" parent.
  • Rf gene fertility restorer
  • the invention relates to the case where the sterile male genotype involves at least one nuclear gene and wherein the seed, the cell or the plant is heterozygous for the gene (s) at the origin of the male sterility.
  • Nuclear male sterility is caused by one or more genes of male sterility transmitted by the DNA of the nucleus, this or these genes being able to be dominant or recessive.
  • Ryder states that since the sterility genes ms1, ms2, ms3, ms4, ms5, ms6 and Ms7 are all nuclear, it is unlikely that they could be used to produce F1 hybrids. the inventors have successfully obtained seeds, plants and hybrid cells using male sterility of nuclear origin.
  • Nuclear male sterility can be plurigenic or monogenic.
  • it can for example be obtained by means of a complex of recessive genes, for example by combining the genes ms1, ms2 and ms3 mentioned above.
  • the invention preferably relates to the case where the male sterility is monogenic.
  • Nuclear male sterility may be dominant or recessive.
  • the invention relates to the case where the male sterility gene is monogenic dominant. More particularly, the invention relates to the case where the male sterility is conferred by the dominant Ms7 gene mentioned above.
  • the genome of the seeds, plants or cells of the invention comprises a double-stranded DNA sequence of 650 to 700 nucleotides, for example 655 to 695, 660 to 690, 665 to 685, 670 to 680, 673 to 677 nucleotides, or 674, 675 or 676 nucleotides, the 5 'ends of each of the two strands begin with the sequence '5' TGCGTTCCAC 3 '"(SEQ ID NO: 1).
  • the genome of seeds, plants or cells of the invention comprises the nucleotide sequence illustrated in FIG. 8 (SEQ ID No. 2) or a sequence derived from this sequence in which 1 to 10, preferably 1 to 5 or 1 to 3 nucleotides have been replaced by others, deleted or added.
  • the invention preferably relates to the case where the detectable phenotype conferred by the heterozygous gene (s) is a phenotype of agricultural interest, such as, for example, resistance to different pathogens or insects, hybrid vigor (or heterosis), homeostasis.
  • the inventors have observed that, surprisingly, the hybrid plants derived from the seeds according to the invention resulting from various crosses between different lettuces grown in winter and in the temperate region had a faster growth, reaching maturity on average 7 at 10 days earlier than the parent plants cultivated under the same conditions. It has also been observed that the homogeneity of intraparocal development of F1 hybrids (on about 30 plants per plot) is greater than that of plots of lineages (parent plants). In other words, the number of plants with a delay or an advance in their development compared to all the plants of the same plot is significantly lower on the F1 hybrid plots than on the plots of lineage varieties. Therefore, these characteristics of the F1 hybrids not only shorten the lettuce production cycles but also condense the crop over a shorter period of time.
  • the phenotype of agricultural interest can in particular be conferred by one or more standard or intermediate resistance genes to infection by a virus, a bacterium, an insect or a fungus, and more particularly still to one of the following fungi: Bremia lactucae , Fusarium oxysporum, Sclerotinia minor or sclerotorum, Botrytis cinerea, Rhizitonia solani, Microdochium panattonianum, Verticiulium dahliae, Erysiphe chicocearum or Pithium tracheiphilum, - one of the following insects: Nasonovia ribisnigri, Myzus persicae, Macrosiphum euphorbia, Nematodes pratylenchus or meloidogyne, leafminers Liriomyza huidobrensis or Pemphigus busarius; at one of the following bacteria: pseudomonas, xanthomonas or rh
  • MILV Magnetic lettuce virus
  • TBSV tomato stunting virus
  • LNSV necrotic lettuce stain virus
  • TuMV turnip mosaic virus
  • CMV cucumber mosaic virus
  • BWYV beet yellows virus
  • the said standard or intermediate resistance gene conferring this phenotype can in particular, be chosen from the Bremia resistance genes Dm10, R17, Dm5, Dm8, R36, R37 (genes located on cluster 1 of Lactuca sativa), DmI, Dm2, Dm3, Dm6, Dml4, Dml5, Dml6 and Dml8 (genes located on cluster 2 of Lactuca sativa), Dm4, Dm7, DmI1, R38 (genes located on cluster 4 of Lactuca sativa); or the TuMV resistance gene Tu located on cluster 1; the Nr Nasonovia resistance gene located on cluster 2; or among the LMV resistance mol1 and mol2 genes located on the cluster 4.
  • the clusters 1, 2 and 4 cited above are in particular defined by Michelmore RW (Plant Pathol., 1987, vol 36, no 4 : 499-514 [4], Theor Appl. Genet., 1993, vol 85, no 8: 985-993 [5]).
  • the phenotype of agricultural interest may be more particularly conferred by one or more standard or intermediate resistance genes to one of the main diseases affecting lettuce, Br ⁇ mia lactucae, a fungus which causes on the inner side of the blade a whitish down and powdery.
  • Bremia also has a high potential for adaptation which leads to the emergence of new breeds capable of circumventing the resistance already introduced by breeders in the varieties.
  • the invention still more preferably relates to the case where the seeds, plants or cells of Lactuca sativa plants are heterozygous for at least two genes not involved in male sterility and conferring a detectable phenotype on the plant. Even more preferably, the two or more genes conferring a detectable phenotype on the plant are located on the same cluster, for example on a cluster of resistance genes such as cluster 1, 2 or 4 of Lactuca sativa.
  • the subject of the invention is also a population of Lactuca sativa hybrid seeds having a sterile male genotype, and heterozygous for at least one gene not involved in male sterility and conferring a detectable phenotype on the plants derived from these seeds, possibly having the additional characteristics.
  • said population comprises at least 10 5 seeds, preferably at least 10 6 , and even more preferably at least 10 7 seeds.
  • the seeds are obtained by crossing between two Lactuca sativa plants, one of which ("female” parent) carries a male nuclear sterility conferred by one or more dominant genes, and that the plants used as "female” parents are themselves from a cross, the plants used as "female” parents are necessarily heterozygous for the sterility gene. In order for them to be homozygous for the dominant male sterility gene or genes, the two plants from which the plants used as "female” parents are derived by crossing should themselves be carrying the male sterility gene.
  • the seed population according to the invention resulting from the cross between two types of Lactuca sativa plants, one of which ("female" parent) carries a male nuclear sterility conferred by one or more dominant genes, is composed of , due to the phenomenon of segregation of the chromosomes during meiosis, Lactuca sativa seeds carrying the dominant gene (s) of male sterility, and non-bearing seeds of this or these genes.
  • the proportion of sterile male seeds is generally at least 40%.
  • the present invention has notably been carried out following the observation by the inventors that, although diptera are not usual pollinating insects of Lactuca sativa flowers, and are also not known as feeding on their nectar, these insects, especially the species Calliphora vomitaria, Calliphora erythrocephala, and Lucilia caesar, when introduced in excess in a closed environment, act as pollinators of Lactuca sativa.
  • the subject of the present invention is also the use of insects of the order Diptera for effecting pollination in a closed medium, of sterile male Lactuca sativa plants, by fertile male plants, in particular with a view to obtaining Lactuca sativa hybrid plants.
  • the sterile male Lactuca sativa plants used have male sterility carried by a single dominant gene, preferably the male Ms7 sterility mentioned above.
  • the fertile male plants used are preferably Lactuca sativa plants, and even more preferably a cultivar.
  • the closed medium according to the invention may in particular be a greenhouse, a cage or a tunnel, with an area greater preferably 30 m 2 , even more preferably 300 m 2 , for example 30 to 1500 m 2 or 50 to 300 m 2. 1000 m 2 .
  • the height of the closed medium is normally between 2m and 4m, preferably between 2.5m and 3.5m, for example 3m. It may include ventilation means, watering, temperature control and brightness.
  • said closed medium is an enclosure hermetic to insects.
  • Diptera used should preferably be present at a concentration of at least 100 Diptera per m 2 , preferably at least 250 Diptera per m 2 , for example 100 to 1000 Diptera per m 2 .
  • the concentration may also be determined in number of diptera per m 3 , and is preferably at least 25 diptera per m 3 , preferably at least 50 diptera per m 3 , more preferably at least 75 diptera per m 3 , for example from 25 to 500 Diptera per m 3 or from 75 to 250 Diptera per m 3 .
  • the subject of the present invention is also a process for obtaining hybrid Lactuca sativa seeds, comprising: a step of culture in a closed medium, of plants
  • the second parent is also homozygous for at least one gene conferring a detectable phenotype other than male sterility, not worn by the other parent.
  • said closed medium is an enclosure hermetic to insects.
  • Diptera can be introduced as eggs, larvae, pupae or adults. They are preferably introduced in the form of pupae.
  • the diptera used are preferably brachycers, for example cyclopharynic brachycers, more preferably brachycera from the family Muscidae or Calliphorida, for example Calliphora vomitaria, Calliphora erythrocephala or Lucilia caesar.
  • a better yield is normally obtained if the introduction of dipterans is repeated at least once a week, preferably twice a week, for at least 3 to 4 weeks.
  • the number of sterile male plants in the closed medium is greater than the number of fertile male plants.
  • the number of sterile male plants in the closed medium for example is at least 2000, and the number of fertile male plants for example at least 1000.
  • the implementation of the method according to the invention requires that there is a match of flowering between the two parents.
  • the latter can be obtained by selection on this trait or by appropriate cultural practices.
  • the male sterility of the plants used as female parents is monogenic, dominant and nuclear, and even more preferably conferred by the Ms7 gene.
  • the genome of the plants used as female parents comprises a double-stranded DNA sequence of 650 to 700 nucleotides, for example 655 to 695, 660 to 690, 665 to 8/000289
  • the genome of the plants used as female parents comprises the nucleotide sequence illustrated in FIG. 8 (SEQ ID No. 2) or a sequence derived from this sequence in which 1 to 10, preferably 1 to 5 or another 1 to 3 nucleotides were replaced by others, deleted or added.
  • the plants used as female parents can be obtained by a method comprising: a crossing step between Lactuca sativa plants heterozygous for a dominant nuclear male sterility gene and fertile male Lactuca sativa plants not carrying sterility genes, a step of culturing seed from said cross, and a step of removing plants having a fertile male phenotype.
  • the removal step of plants having a fertile male phenotype may for example be carried out manually based on a visible character to distinguish sterile male Lactuca sativa plants from fertile male Lactuca sativa plants.
  • sorting can be performed using the fact that the capitules of sterile male plants remain open longer than those of the plants.
  • the plant elimination step having a fertile male phenotype is performed by means of detecting in a sample of each of the plants the absence of a gene-specific molecular marker.
  • dominant male sterility may be a RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) marker with a length of about 675 base pairs (for example 650 to 700, 655 to 695, 660 to 690, 665 to 685, 670 to 680, 673 to 677, 674, 675 or 676 base pairs) whose 5 'ends of each of the two strands begin with the sequence' 5 'TGCGTTCCAC 3' "(SEQ ID No. 1), such as the BA05 marker.
  • RAPD Random Amplification of Polymorphic DNA
  • SEQ ID 2 SEQ ID 2
  • SCAR Sequenced Characterized Amplified Region Marker
  • CAS Cleaved Amplified Polymorphic Sequence
  • STS Sequence
  • Tagged Site any other marker generally referred to as STS (Sequence). Tagged Site
  • the detection of the presence or absence of a specific molecular marker of a dominant gene of male sterility is carried out before the flowering of the plants used as female parents, preferably at an early stage of growth. plants, for example in the 1 to 5 leaf stage, more preferably in the 1 to 2 leaf stage.
  • the molecular marker used makes it possible to detect sterile male plants with a sensitivity of at least 70%, 75%, 80%, 85%, 95%, 98% or 99%, or 100%, the sensitivity being defined as the ratio of the number of sterile male plants with the molecular marker (true positives) to the sum of the number of true positives and the number of male sterile plants lacking the molecular marker (false negatives) (see Table 17).
  • the molecular marker used makes it possible to detect sterile male plants with a specificity of at least 70%, 75%, 80%, 85%, 95%, 98% or 99%, or else of 100%, the specificity being defined as the ratio of the number of fertile male plants lacking the molecular marker (true negatives) to the sum of the number of true negatives and the number of male fertile plants with the molecular marker (false positives)
  • the MMS (mass of one thousand seeds) of the seeds obtained according to the process of the invention is generally at least 10%, or even at least 20%, or even at least 30% greater than the MMS of the seeds obtained.
  • the invention also relates to a seed population that can be obtained according to the method described above, and comprising at least 10 5 seeds, preferably 10 6 seeds and even more preferably 10 7 seeds.
  • Figure 2 arrangement of lettuce used as “male” and “female” parents in trial 1
  • Figure 3 arrangement of lettuce used as "male” and “female” parents in trial 2
  • Figure 4 genotyping of the 50 hybrid plants of the test 10: amplification profile of the molecular marker SCW09 after digestion with Taql.
  • the marker SCW09 marks the Dm6 and Dml8 genes of resistance to Bremia lactucae.
  • Figure 6 Electrophoretic profile of the primer OPBA05 with the marker BA05-675 (arrow). Agarose gel electrophoresis at 1.0% for 45 h to 190 V. M: 100-bp ladder molecular weight marker (Pharmacia Biotech, ref.
  • Figure 7 Mapping the BA05-675 molecular marker associated with the Ms7 locus in lettuce, Lactuca sativa (distance calculated according to Kosambi function).
  • Figure 8 5 '-3' nucleotide sequence of BA05-675 marker associated with Ms7 male sterility in lettuce, Lactuca sativa. (SEQ ID 2)
  • the sterile male Lactuca sativa plants used in the various assays described below as "female" parents carry the Ms7 sterility gene. These plants come from a 5 th generation backcross
  • Girelle 94-9538-1) obtainable from various research organizations such as INRA, USDA, etc.
  • Ms7 gene is dominant, a cross between two plants carrying the Ms7 gene is impossible. Consequently, plants with a male sterility phenotype are necessarily heterozygous for the Ms7 gene and can not be obtained only through the cross between plants Ms7 / ms7 (sterile) and ms7 / ms7 (fertile).
  • plants used as "male” parents have been arranged in two rows along the edges of the enclosure closed, the plants being spaced 20 cm apart, and the plants used as "female” parents were arranged in seven rows between the two rows of "male” plants, at a distance of 50 cm from them, the plants being spaced 15cm, and the rows of 25 cm.
  • the plants were dried, beaten, and then the seeds were passed on a pulsed air column to complete the cleaning and remove residual light waste and calibrated in length and width.
  • Trial 2 A second similar trial was carried out on a larger scale in a closed, insect-tight enclosure of 336 m 2 (length: 56 m, width: 6 m, height: 3 m). As part of this second test:
  • Insect pollinator intakes were carried out at weekly intervals during weeks 25 to 29 at a rate of 1100 flies per m 2 on average per intake.
  • Table 2 Comparison of the calibrations of hybrid seeds and seeds from inbreeding controls produced in trials 1 and 2
  • Table 3 Comparison of MMS (masses of thousand seeds) of hybrid seeds and seeds from inbreeding controls produced in trials 1 and 2
  • the MMS (mass of one thousand seeds) of the F1 hybrid is 20-30% greater than the self-fertilizing control.
  • the plants obtained from the seeds obtained according to the second test are very resistant to B124.
  • Trials 3 to 8 Six similar trials were launched in parallel with different types of butter and batavia lettuce in 3.3mx 1.1m insect proof cages each containing 8 Lactuca sativa plants used as "female” parents (50% sterile male). , resulting from backcrossing between Lactuca sativa plants carrying the Ms7 gene and fertile Lactuca sativa plants), and 4 fertile male Lactuca sativa plants used as "male” parents, placed in a ventilated greenhouse.
  • Seeding was done in week 22, planting in week 27, sorting between "female" sterile male and fertile male plants at the beginning of flowering in week 31, fly intakes in weeks 32, 33 and 34 due one feed per week for three weeks, about 100 flies / m 2 , and harvest in week 37.
  • BVA 68/12553 (batavia shelter lettuce) * BVA 68/12553 5 female plants: plant 1: 3.50 gr plant 2: 1.30 gr plant 3: 2.20 gr plant 4: 1.70 gr plant 5: 4.20 gr average : 3.30 gr / plant 1 male plant: 3.60 gr
  • Seeding was done in week 22, repotting in week 25, sorting between "female" sterile male and fertile male plants at the beginning of flowering in week 30, planting in week 31, fly in weeks 32 , 33 and 34 at a weekly intake for 3 weeks, about 100 flies / m 2 , and harvest in week 35.
  • Test 10 Dm3 / Dml8 cumulation by hybrid combination
  • Plants used as "female” parents (06/30443: MS7 / 2INACREXDEVONIAxCAMBRIA) carry the Dml8 and R38 resistance genes. Plants used as "male” parents are sheltering butters of the resistance gene Dm3 (BC: 06/30443 * Rex or BC: 06/30443 *
  • the plant material consists of leaf discs 1.5 cm in diameter at the rate of 5 disks per plant and per breed, 10 plants per origin and two Bremia lactucae breeds (B124 which attacks Dml8 / R38 Dm3 confers a resistance, and B123 which attacks Dm3 / R38 cumulation and to which Dml8 confers a resistance). Thus 80 plants were tested in total on two races.
  • the leaf discs are inoculated by spraying sporocysts with breeds Bremia B123 and B124 separately.
  • 1 / Collection of leaf discs Five leaf discs per plant are taken and deposited on a double layer of moistened blotting paper. Each box contains 6 lines of test discs and a sensitive control line.
  • a stock solution of Tween 80 is prepared at the rate of 4 drops of Tween 80 added to 100 ml of demineralized water.
  • the amount of extraction solution for the inoculum volume is 5 ml of Tween 80 stock solution per 100 ml of inoculum.
  • the inoculum is made by detaching the sporocysts in tap water with 5% tween 80 stock solution.
  • the sporocysts are taken at 1 plant / ml of inoculum, to obtain a concentration of sporocysts close to of 10 8 spores / ml. Filtration is carried out by passing the solution on a wipe in a 250 ml beaker. 3 / Spraying: the inoculation takes place on the same day as the collection of leaf discs. The volume of inoculum solution is measured then the spread boxes are inoculated. The inoculum is uniformly sprayed into fine droplets over the entire surface of each disc. The dishes are closed hermetically and incubated in module at 15 ° C, 14 hours of day, 10 hours of night for 7 days.
  • MS7 / 21xNACRExDEVONIAxCAMBRIA Resistant B123 and sensitive B124.
  • Plant material the plant material consists of leaf discs 1.5 cm in diameter at the rate of one disc per plant. DNA from 5 to 10 plants per genotype (ie 50 .
  • the SCW09 marker was enzymatically digested with the Taq I enzyme prior to the migration step (Buffer IX, BSA IX and Taq I IU).
  • the electrophoresis was carried out on a 2% agarose gel (SCW09) or 1.5% (B1) in a buffer of IX TBE for Ih (B1) at 1:30 (SCW09) with a constant voltage of 220 V.
  • the electrophoretic profiles were revealed by ethidium bromide (BET) staining under a UV lamp.
  • the results are shown in Table 16 and Figures 4 and 5.
  • the REX and MELINA genotypes have Dml8- / Dml8- and Dm3 + profiles.
  • Genotype 06/30443 has a Dml8 + / Dml8 + and Dm3- profile.
  • All crosses with one or the other parents have profiles Dml8 + / Dml8- and Dm3 + that is resistant for Dml8 and Dm3.
  • Two populations of different types of lettuce with male Ms7 sterility were performed by backcrossing.
  • Two recurrent fourth-generation (BC4) populations of 200 plants thus obtained were then phenotyped on the "absence of viable pollen" character corresponding to the sterile male phenotype.
  • Two phenotypic groups were identified as fertile male (F) or male sterile (S) at a ratio of 1: 1. This ratio confirms the dominant monogenic nature of male sterility brought by the heterozygous parent at the Ms7 locus.
  • the mixture is centrifuged at 6000 rpm for 10 minutes at 40 ° C.
  • the tubes are emptied.
  • the DNA pellet fixed to the bottom of the tube is allowed to air dry for 12 hours.
  • the DNA is resuspended in 200 ⁇ l of 0.1X TE solution (1 mM Tris-HCl, 0.1 mM EDTA). The final concentration is measured by Lambda DNA-Hind III digest assay on 1% agarose gel.
  • RAPD ® 10mer kits from Operon Technologies Inc. (Huntsville, AL 35805, USA) and the method of BuIk Segregant Analysis (Michelmore et al., 1991 [17 ] and Paran et al., 1991 [18]) were used.
  • the PCR reaction is carried out in a total reaction volume of 25 ⁇ l consisting of IX PCR buffer, 3 mM MgCl 2, 200 ⁇ M of dNTPs, 400 nM of primer, 1 unit of AmpliTaq DNA polymerase (Perkin-Elmer cetus).
  • the PCR reaction consists of several cycles described as follows: 1 step at 94 ° C for 30 sec; 45 cycles at 94 ° C. for 1 min then 35 ° C. for 1 min and finally 72 ° C. for 2 min and a final elongation carried out at 72 ° C. for 5 min, the reaction then being stored at 40 ° C.
  • the amplification products are separated on a 2% agarose gel under the following electrophoresis conditions: TBE IX migration buffer (Tris-Borate-EDTA) at 190V for 2H15.
  • each of the 200 plants of the two BC4 populations was tested individually for the OPBA05 primer having the sequence '5' TGCGTTCCAC 3 '"(SEQ ID No. 1) and to which a marker of 675 corresponds.
  • pb, BA05-675 SEQ ID NO: 2
  • the electophoretic profile obtained for this marker is shown in Figure 6.
  • a validation of this marker on different types of lettuce was carried out on approximately 25 plants of 12 populations. .
  • the conditions for carrying out the test are identical to those described above for the extraction, amplification and electrophoresis steps.
  • the calculation of the sensitivity and specificity of RAPD marker BA05-675 shows different values, according to the typologies, and mean values of 96% and 94% respectively (see Tables 17 and 18).
  • Table 18 Results by lettuce typology and mean value of the calculation of the sensitivity (S *) and the specificity (F **) of the BA05-675 molecular marker associated with Ms7.
  • Ms7 was performed using JoinMap ® 4 programs (Stam et al., 1996 [19J) and Carte Blanche ⁇ (Keygene NP, PO Box 216,
  • Table 19 BA05-675 Molecular Marker Segregation Reports Associated with Ms7 and Results of the X 2 Test at 1 ddl according to the null hypothesis of a 1: 1 Mendelian type segregation. (F: number of fertile male plants, S: number of sterile male plants)
  • the 675 bp DNA fragment was isolated and resuspended in TE buffer (10 mM Tris-Cl, 1 mM EDTA) and then re-amplified according to the PCR conditions described herein. -above.
  • the re-amplified isolated fragment was cloned using the pCR ® commercial kit 4-T0P0 ® (Invitrogen, Carlsbad, California 92008, USA). After verification of cloning, DNA extractions (system Midiprep) were performed using the Promega Column Purification Kit (Madison, WI, USA).
  • the purified clones concentrated at 75 ng / ⁇ l were sequenced by Cogenics (38944 Meylan, France). The sequence of the BA05-675 marker described in FIG. 8 was thus obtained (SEQ ID No. 2).
  • RAPD marker BA05-675 (SEQ ID No. 2), the sequence of which is shown in FIG. 8, which is 1.8 cM apart from Ms7 (FIG. with an average sensitivity and specificity of 96% and 94%, respectively, irrespective of the lettuce typology (Table 18).
  • the evaluation of this marker on the individual plants of the 2 BC4 populations made it possible to estimate that the predictive value (Altman 1994a [13]) of identification of male sterile plants is on average close to 97%.
  • Lactuca sativa (lettuce) constructed from RFLP and RAPD markers, Genetics 136: 1435-1446.
  • Michelmore RW Paran I., Kesseli RV, 1991. Identification of markers linked to disease-resistance genes by bulked segregant analysis: a rapid method to detect markers in specifies genomic regions by using segregating populations Proc Natl Acad Sci USA 88: 9828 - 9832. 18. Paran I., Kesseli R., Michelmore RW, 1991. Identification of restriction fragment length polymorphism and random amplified polymorphic DNA markers linked to downy mildew genes in lettuce, using near-isogenic a Genome 34: 1021-1027. 19. Stam P., & J. W. van Ooijen, 1996. JoinMap, version 2.0. Software for the calculation of genetic linkage maps. Ed. CPRO-DLO, 60 pp.

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Abstract

La présente invention se rapporte à des graines de Lactuca sativa hybrides, présentant un génotype mâle stérile, et hétérozygotes pour au moins un gène distinct conférant un phénotype détectable aux plantes issues de ces graines. L'invention se rapporte également à un procédé de production de graines Lactuca sativa hybrides, comprenant une étape de culture dans un milieu fermé, de plantes phénotypiquement mâles stériles et de plantes phénotypiquement mâles fertiles, une étape de pollinisation par des diptères introduits dans le milieu fermé à l'époque de la floraison des plantes et une étape de récolte des graines produites par les plantes mâles stériles.

Description

PRODUCTION DE GRAINES LACTUCA SATIVA HYBRIDES
La présente invention se rapporte à des graines de laitues (Lactuca sativa) hybrides, ainsi qu'à un procédé de production desdites graines. L'invention se rapporte également à des plantes Lactuca sativa hybrides, ainsi qu'à des cellules de plantes Lactuca sativa hybrides.
Au nombre des raisons de produire des graines de végétaux hybrides à grande échelle, on compte notamment l'hétérosis, (ou vigueur hybride), l'homéostasie (stabilité de la plante dans différents environnements) , la possibilité de cumuler des gènes de résistance à des insectes, des champignons, des bactéries ou des virus, ou encore l'adaptation à des stress abiotiques, tels que par exemple la résistance aux températures extrêmes, c'est-à-dire des températures inférieures à 5°C ou supérieures à 3O0C, ou encore la résistance à une basse luminosité. Il est notamment avéré que chez Lactuca sativa (laitue de culture) , il est impossible ou très difficile de cumuler certains gènes de résistance dans une lignée homozygote, les gènes en question étant situés sur le même locus (un sur chaque allèle) , ou sur des locus très proches. L'obtention de laitues de culture hybrides Fl présenterait un grand intérêt notamment en permettant la production à échelle commerciale, d'hybrides cumulant plusieurs gènes d' intérêt agricole co-dominants ou dominants portés par les différents allèles d'un même locus ou de locus très proches. Le genre Lactuca comprend plus de 100 espèces, au nombre desquelles Lactuca sativa (espèce cultivée) , Lactuca saligna (espèce sauvage) , Lactuca serriola (espèce sauvage) et Lactuca virosa (espèce sauvage) . Lactuca sativa est une espèce diploïde (2n=18) , largement autogame, la production de graines se faisant à 98% par autopollinisation. Les étamines (organes mâles) sont groupés et forment un tube staminal dans lequel s'ouvrent les sacs polliniques des anthères. Le pistil (organe femelle) est constitué d'un ovaire, d'un style, et d'un stigmate bifide. A l'ouverture de la fleur, le style s'allonge à l'intérieur du tube staminal, ainsi le stigmate se couvre de pollen et la plante est autofécondée . Une plante Lactuca sativa donne généralement 0,5 à 6 grammes, voire jusqu'à 10 grammes de graines selon les conditions de culture, chaque gramme comptant généralement 600 à 1000 graines.
Une technique classique pour la production de végétaux hybrides à grande échelle consiste à cultiver les deux variétés utilisées en tant que « parents » à proximité l'une de l'autre et à utiliser des insectes pour la pollinisation, l'un des parents portant une stérilité mâle pour éviter la contamination due à l'auto-pollinisation. Les graines sont ensuite récoltées sur le parent mâle-stérile.
Cette technique permet de cumuler des gènes d' intérêt présents sous forme homozygote dans chacun des parents tout en conservant une homogénéité de parcelle, la génération Fl présentant un phénotype homogène à 100% au stade de la récolte (avant l'ouverture des fleurs).
Il s'avère qu'il est très difficile de produire des laitues de culture {Lactuca sativa) hybrides à grande échelle par cette technique. En effet, la fleur de Lactuca sativa ne s'ouvre qu'à une seule reprise, pendant une durée de quelques heures seulement, par exemple de une à quatre heures, à un moment de la journée (tôt le matin) durant lequel les insectes pollinisateurs classiques tels que certaines espèces I \> W v» fc w «*
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d' abeilles (Apis mellifera) ou de bourdons (Bombus spp.) ne sont pas en activité.
La pollinisation de Lactuca sativa ne se fait pas non plus par l'intermédiaire du vent.
L'identification d'un insecte pollinisateur pouvant être utilisé pour la production de laitues hybrides se heurte ainsi à de nombreuses difficultés, notamment : la durée d'ouverture des fleurs est à la fois courte et matinale, ce qui rend difficile l'identification d'un insecte visitant ces fleurs ; les fleurs ne s'ouvrent qu'une seule fois, en conséquence l'insecte pollinisateur choisi doit être un insecte visitant les fleurs tous les jours afin d'être certain qu'un nombre maximum de fleurs mâles stériles soit pollinisé.
Par ailleurs, la production d'hybrides Fl nécessite de disposer d'une lignée « mâle » et d'une lignée « femelle ». La lignée « femelle » peut être obtenue par le biais de la castration manuelle de la plante. Or, dans le cas de la laitue, chaque fleur ne s 'ouvrant qu'à une seule reprise et pour une durée très courte (quelques heures) , cette méthode peut difficilement être mise en oeuvre à échelle commerciale du fait de la main d'oeuvre très importante qu'elle nécessiterait .
La lignée « femelle » peut également être obtenue par le biais de l'introduction d'une stérilité de type génique (ou nucléaire) ou cytoplasmique, se manifestant par une absence d'anthères, des anthères vides ou du pollen non viable. Cette stérilité est transmise à la descendance partiellement dans le cas d'une stérilité nucléaire (ou génique) , ou totalement dans le cas d'une stérilité cytoplasmique. Dans leurs travaux, Goubara & Takasaki {Appl . Entomo. Zool . 38(4) : 571-581, 2003 [I]) ont mené des expériences en champ ouvert et fermé visant à identifier des insectes pollinisateurs potentiels pouvant être utilisés pour la production de laitues Lactuca sativa hybrides. Parmi 22 insectes observés (21 espèces d'abeilles et une espèce de mouche se nourrissant de nectar, Syrphidae Eristalis tenax) , l'abeille Lagioglossum villosulum trichopse a été retenue comme le meilleur pollinisateur potentiel.
Goubara & Takasaki (Appl. Entomo. Zool. 39(1) : 163-169, 2004
[2]) ont également mené des essais d'hybridation à petite échelle entre une laitue portant un gène de stérilité mâle et une laitue mâle-fertile en milieu fermé en présence de l'abeille Lagioglossum villosulum trichopse. Les auteurs déclarent avoir obtenu des laitues Fl hybrides, mais avec un très faible rendement .
Aucune autre expérience de production de Lactuca sativa hybride utilisant un insecte pollinisateur n'est connue à cette date.
A ce jour, aucune variété de laitue hybride Fl n'est produite à une échelle commerciale.
Selon l'invention, les termes suivants s'entendent comme suit :
Par laitues de culture, on entend l'espèce Lactuca sativa. Il existe cinq cultigroupes principaux de laitues cultivées (voir figure 1) : Lactuca sativa var. angustana (laitue asperge) ; Lactuca sativa var. capitata (laitue pommée, laitue beurre) ; Lactuca sativa var. crispa (laitue Batavia ou Iceberg) ; Lactuca sativa var. longifolia (laitue romaine) et Lactuca sativa var. acephala (laitue frisée, laitue à couper). L'invention englobe l'utilisation de chacun de ces différents types de laitues .
- Par pollinisation, on entend le fait de transporter le pollen de l'anthère au stigmate de la même fleur ou d'une autre fleur. Ce système sexué est le mode de reproduction privilégié des plantes à fleurs (angiospermes et gymnospermes). Il permet au grain de pollen d'atteindre le stigmate, puis de former à travers le style un tube pollinique menant jusqu'à l'ovule afin de le féconder. Par auto-pollinisation, on entend la pollinisation d'un individu ou d'un biotype par son propre pollen, les individus qui en résultent sont dits auto-pollinisés . - Le terme autogamie désigne la capacité d'une plante à s' autoféconder, les deux gamètes étant issus du même individu.
Le terme allogamie désigne le phénomène suivant lequel les fleurs d'un individu sont fécondées par du pollen provenant d'un ou de plusieurs autres individus.
- Par insecte pollinisateur, on entend un insecte (entre autres les abeilles, les papillons, les diptères ou certains coléoptères) qui, explorant les fleurs (par exemple à la recherche de nectar) se frotte aux étamines, récoltant ainsi quelques grains de pollen qu'il abandonnera par la suite sur une autre fleur.
Le terme locus désigne l'emplacement qu'occupe un gène ou un allèle sur un chromosome. - Par allèles, on entend les variantes au sein d'une espèce, d'un gène situé à un emplacement chromosomique donné (locus) . Différents allèles d'un gène donnent lieu à différentes expressions d'un caractère.
Par cluster, on entend deux gènes ou plus positionnés à proximité les uns des autres sur le même chromosome. Les clusters de gènes de résistance identifiés chez la laitue ont notamment été décrits par Kesseli et al. [12] .
Par gène dominant , on entend un gène qui confère un phénotype, qu'il soit présent sur les deux chromosomes de la paire ou sur un seul . Par gène récessif, on entend un gène qui ne confère un phénotype que lorsqu'il est présent sur chacun des deux chromosornes homo1ogues .
Par codominance, on entend la propriété de deux gènes allèles d'exprimer l'un et l'autre, dans le phénotype, les caractères qu'ils déterminent. Chez un sujet hétérozygote porteur de deux gènes allèles codominants, le génotype sera complètement exprimé dans le phénotype en ce qui concerne l'information portée par ces gènes.
Par hétérozygote , on entend une cellule ou un individu qui possède deux gènes allèles distincts sur un locus déterminé de la même paire de chromosomes .
Par homozygote, on entend une cellule ou un individu qui possède deux gènes allèles identiques sur un locus déterminé de la même paire de chromosomes .
Par hybride , on entend le produit du croisement entre individus de constitution génétique différente, de préférence d'une même espèce.
Par hybride Fl, on entend la première génération issue d'un croisement entre individus de constitution génétique différente. En conséquence, les hybrides Fl sont hétérozygotes pour au moins un gène . y o / u u u 1
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Par rétrocroisèment (ou croisement en retour, ou « backcross ») , on entend le croisement entre un hybride et l'un de ses parents.
Par cultivar, on entend une variété.
Par génotype, on entend l'ensemble du matériel génétique porté par un individu, et qui constitue son patrimoine héréditaire .
Le terme phénotype désigne l'ensemble des caractères morphologiques ou fonctionnels apparents d'un individu, qui correspondent à la fois à la partie exprimée du génotype et à des phénomènes déterminés par le milieu extérieur. Par phénotype d'intérêt agricole, on entend un phénotype, issu par exemple d'un croisement entre deux génotypes homozygotes, présentant des caractéristiques intéressantes du point de vue agricole, telles que, entre autres, le cumul de caractères de résistance à différents pathogènes ou insectes, la vigueur hybride (c'est-à-dire le niveau moyen d'un caractère de l'hybride étant supérieur au niveau moyen des deux parents), l'homéostasie, la capacité d'adaptation à des stress abiotiques, les caractéristiques morphologiques telles que la couleur, la forme, le caractère souple ou rigide des feuilles, la composition en nutriments ou les qualités gustatives de la plante.
Par hétérosis ou vigueur hybride, on entend le phénomène selon lequel un hybride Fl est significativement supérieur au meilleur de ses parents quant à un ou plusieurs caractères, notamment pour ce qui concerne la vigueur. rei/FR 2008/ 000 289
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Par homéostasie, on entend la capacité d'une plante à s'adapter à son environnement, voire à plusieurs caractéristiques environnementales .
- Le terme mâle stérile désigne une plante incapable de se reproduire par autopollinisation, du fait d'une stérilité des éléments mâles des fleurs. Par exemple, le pollen peut ne pas être fonctionnel, ou il peut y avoir des anomalies structurelles des organes de reproduction mâles, par exemple au niveau du tapis nourricier des anthères (tapetum) .
Par stérilité mâle cytoplasmique, on entend une stérilité qui se transmet de manière homogène par la mère selon une hérédité de type cytoplasmique . - Par stérilité mâle nucléaire (ou génique) , on entend une stérilité à hérédité mendélienne portée par l'ADN du noyau, qui peut être soit sous la dépendance d'un gène récessif, soit sous la dépendance d'un gène dominant. Par stérilité mâle monogénique, on entend une stérilité mâle portée par un seul gène.
Par stérilité mâle plurigénique, on entend une stérilité mâle portée par plusieurs gènes.
Par résistance, on entend la capacité d'une variété à restreindre la croissance et le développement d'un pathogène ou d'un ravageur déterminé et/ou les dommages qu'ils occasionnent , en comparaison avec des variétés sensibles et dans des conditions similaires, environnementales et de pression de ce pathogène ou de ce ravageur. Ces variétés peuvent, cependant, exprimer quelques symptômes de la maladie ou quelques dommages en cas de forte pression de ce pathogène ou de ce ravageur. U U U £ 0 9
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Par résistance standard ou haute, on entend la capacité d'une variété à restreindre fortement la croissance et le développement d'un pathogène ou d'un ravageur déterminé dans des conditions de pression normales de ceux-ci, en comparaison avec des variétés sensibles. Ces variétés peuvent, cependant, exprimer des symptômes ou des dommages en cas de forte pression de ce pathogène ou de ce ravageur . Par résistance intermédiaire ou modérée, on entend la capacité d'une variété à restreindre la croissance et le développement d'un pathogène ou d'un ravageur déterminé mais pouvant exprimer plus de symptômes ou de dommages en comparaison avec des variétés de résistance haute/standard. Les variétés de résistance intermédiaire montreront des symptômes ou des dommages moins sévères que ceux observés sur des variétés sensibles, en conditions similaires, environnementales et/ou de pression du pathogène ou du ravageur .
Par marqueur moléculaire, on entend un fragment spécifique d'ADN pouvant être identifié au sein du génome complet d'un individu et pouvant être utilisé pour localiser un gène d'intérêt ou vérifier si un individu a hérité d'une caractéristique particulière d'un organisme parent. Il peut s'agir ou non d'une séquence codante. Dans un croisement génétique, le gène d'intérêt restera généralement lié au marqueur moléculaire. La détection du marqueur moléculaire permet alors de sélectionner les individus présentant le gène d'intérêt sans qu'il soit nécessaire de connaître la séquence de ce gène.
Dans le domaine agronomique, l'emploi de marqueurs moléculaires permet de tester rapidement les plantes en cours de sélection et de retenir celles qui possèdent les * W W V & W »
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caractéristiques recherchées. Dans certains cas, la présence de marqueurs associés à un caractère, permet au sélectionneur de s'affranchir de certains tests ou observations phénotypiques . En particulier, l'emploi d'un marqueur moléculaire spécifique d'un gène de stérilité mâle, préférentiellement d'un gène dominant de stérilité mâle, permet une sélection précoce, avant la floraison, des plantes mâles stériles. Cette sélection permet d'éliminer les plantes mâles fertiles pouvant faire partie de la population de plantes utilisées en tant que parents supposément « femelles » (mâles stériles) pour la production de graines hybrides, par exemple dans le cas où un gène dominant de stérilité mâle est utilisé, et par conséquent de réduire le risque de contamination lié à l ' autofécondation de ces plantes mâles fertiles.
La présente invention a pour objet des graines, plantes et cellules de plantes Lactuca sativa hybrides caractérisées en ce qu'elles présentent un génotype mâle stérile, et sont hétérozygotes pour au moins un gène non impliqué dans la stérilité mâle et conférant un phénotype détectable à la plante .
La stérilité mâle portée par les graines, plantes ou cellules de plantes Lactuca sativa, peut être d'origine nucléaire ou cytoplasmique . Dans le cas où elle est cytoplasmique, la stérilité est transmise par le parent femelle. Elle est souvent due à une interaction entre les mitochondries présentes dans le cytoplasme et des gènes nucléaires. La stérilité mâle cytoplasmique se caractérise par l'apparition d'une descendance présentant un phénotype à 100% mâle stérile en l'absence d'un gène restaurateur de fertilité dans le génome du parent mâle. La fertilité mâle peut être restaurée au niveau de la descendance par la présence d'un gène restaurateur de fertilité (Rf) dans le génome du parent « mâle » .
Plus particulièrement,- l'invention concerne le cas où le génotype mâle stérile implique au moins un gène nucléaire et où la graine, la cellule ou la plante est hétérozygote pour le ou les gènes à l'origine de la stérilité mâle. La stérilité mâle nucléaire est causée par un ou plusieurs gènes de stérilité mâle transmis par l'ADN du noyau, ce ou ces gènes pouvant être dominants ou récessifs.
Au nombre de ces gènes de stérilité mâle, on compte notamment le gène dominant nucléaire Ms7 décrit par Ryder
(J.Amer.Soc.Hort.Sci 96(6) 826-828, 1971 [8]). Les plantes mâles stériles sont hétérozygotes, Ms7ms7. Les plantes fertiles sont homozygotes ms7ms7. L'obtention des homozygotes dominants Ms7Ms7 reste très difficile voir impossible. De plus, selon Ryder, le caractère dominant de cette stérilité mâle constitue un frein à l'utilité de ce gène pour la production de laitues hybrides. Un échantillon de graines Lactuca sativa obtenues selon le procédé de la présente invention, déposé au NCIMB (NCIMB Ltd., Ferguson Building, Craibstone Estate, Bucksburn, Aberdeen, A21 9YA, Scotland, UK) le 13 février 2007 sous le numéro d'accession NCIMB 41470, constitue une source du gène Ms7. Par ailleurs, le marqueur moléculaire RAPD BA05-675 (SEQ ID 2) développé par les inventeurs a un intérêt tout particulier dans l'aide à la sélection des plantes de laitues mâles stériles Ms7, dans la mesure où il permet la mise en place d'un test moléculaire à un stade précoce avant floraison afin d' identifier les plantes mâles stériles qui serviront au croisement suivant. La détection de ce marqueur dont la séquence est présentée en figure 8, permet d'identifier une plante mâle stérile dans 96% des cas en moyenne, toutes typologies de laitue confondues (tableau 18) .
Trois gènes de stérilité mâle récessifs, msl, ms2 et ms3, ont également été identifiés par Lindqvist (Heriditas 46 :387- 470, 1960 [3]), et trois autres, ms4 , ms5 et ms6, par Ryder (Proc. Am. Soc. Hort . Sci 83 : 585-595, 1963 [6], Proc . Am. Soc. Hort. Sci 91 : 366-368, 1967 [7]). Cependant, dans son ouvrage publié en 1979 {Leafy Salad Vegetables, p. 30 [9] ) , Ryder déclare que les gènes de stérilité msl, ms2 , ms3, ms4, ms5, ms6 et Ms7 étant tous nucléaires, il est peu probable qu'ils puissent être utilisés pour produire des hybrides Fl. En dépit de cela, les inventeurs ont obtenu avec succès des graines, plantes et cellules hybrides en utilisant une stérilité mâle d'origine nucléaire.
La stérilité mâle nucléaire peut être plurigénique ou monogénique. Dans le cas où elle est plurigénique, elle peut par exemple être obtenue au moyen d'un complexe de gènes récessifs, par exemple en cumulant les gènes msl, ms2 etms3 cités plus haut. L'invention concerne préférentiellement le cas où la stérilité mâle est monogénique.
La stérilité mâle nucléaire peut être dominante ou récessive. En particulier l'invention concerne le cas où le gène de stérilité mâle est monogénique dominant. Plus particulièrement encore, l'invention concerne le cas où la stérilité mâle est conférée par le gène dominant Ms7 cité plus haut . De préférence, le génome des graines, plantes ou cellules de l'invention comporte une séquence ADN double brin de 650 à 700 nucléotides, par exemple 655 à 695, 660 à 690, 665 à 685, 670 à 680, 673 à 677 nucléotides, ou encore 674, 675 ou 676 nucléotides, dont les extrémités 5' de chacun des deux brins débutent par la séquence « 5' TGCGTTCCAC 3' » (SEQ ID N°l) . Selon une mise en œuvre préférée le génome des graines, plantes ou cellules de l'invention comporte la séquence nucléotidique illustrée à la figure 8 (SEQ ID N°2) ou une séquence dérivée de cette séquence dans laquelle 1 à 10, préférentiellement 1 à 5 ou encore 1 à 3 nucléotides ont été remplacés par d'autres, supprimés ou ajoutés.
L'invention concerne préférentiellement le cas où le phénotype détectable conféré par le ou les gènes hétérozygotes est un phénotype d'intérêt agricole, tel que par exemple, la résistance à différents pathogènes ou insectes, la vigueur hybride (ou hétérosis) , l 'homéostasie
(stabilité de la plante dans différents environnements) , l'adaptation à des stress abiotiques tels que par exemple des températures extrêmes ou de basses luminosités, un rendement supérieur à celui des variétés dont est issu un hybride, les caractéristiques morphologiques telles que la couleur, la forme, la taille, le caractère souple ou rigide des feuilles, la composition en nutriments ou les qualités gustatives de la plante.
De plus, les inventeurs ont observé que de façon surprenante, les plantes hybrides issues de graines selon l'invention issues de divers croisements entre différentes laitues, cultivées en période hivernale et en région tempérée avaient une croissance plus rapide, arrivant à maturité en moyenne 7 à 10 jours plus tôt que les plantes parentes cultivées dans les mêmes conditions. Il a également été observé que l'homogénéité de développement intraparcelle des hybrides Fl (sur des effectifs de 30 plantes environ par parcelle) est supérieure à celle des parcelles de lignées (plantes parentes) . En d'autres termes, le nombre de plantes présentant un retard ou une avance dans leur développement par rapport à l'ensemble des plantes d'une même parcelle est nettement plus faible sur les parcelles d'hybrides Fl que sur les parcelles de variétés lignées. Par conséquent ces caractéristiques des hybrides Fl permettent non seulement de raccourcir les cycles de production de laitue mais aussi de condenser la récolte sur une durée plus courte.
Le phénotype d'intérêt agricole peut notamment être conféré par un ou plusieurs gènes de résistance standard ou intermédiaire à une infection par un virus, une bactérie, un insecte ou un champignon, et plus particulièrement encore à l'un des champignons suivants : Brémia lactucae, Fusarium oxysporum, Sclérotinia minor ou sclérotorum, Botrytis cinerea, Rhizictonia solani, Microdochium panattonianum, Verticiulium dahliae, Erysiphe chicocearum ou Pithium tracheiphilum,- à l'un des insectes suivants : Nasonovia ribisnigri, Myzus persicae, Macrosiphum euphorbia, Nématodes pratylenchus ou meloidogyne, mineuses Liriomyza huidobrensis ou Pemphigus busarius; à l'une des bactéries suivantes : pseudomonas, xanthomonas ou rhizomonas ; ou encore à l'un des virus suivants : LMV (virus de la mosaïque de la laitue) , TSWV (virus des tâches bronzées de la tomate) , « Big vein » (ou maladie des grosses nervures composé des virus LBW (virus de la grosse nervure de la laitue) et MILV (Virus Mirafiori de la laitue) ) , TBSV (virus du rabougrissement buissonneux de la tomate) , LNSV (virus de la tâche nécrotique de la laitue) , TuMV (virus de la mosaïque du navet) , CMV (virus de la mosaïque du concombre) ou BWYV (virus de la jaunisse de la betterave) . Dans le cas ou le phénotype d' intérêt agricole est conféré par un ou plusieurs gènes de résistance standard ou intermédiaire à une infection par un virus, une bactérie, un insecte ou un champignon, le ou lesdits gènes de résistance standard ou intermédiaire conférant ce phénotype peuvent notamment être choisis parmi les gènes de résistance au brémia DmIO, R17, Dm5 , Dm8 , R36, R37 (gènes situés sur le cluster 1 de Lactuca sativa) , DmI, Dm2 , Dm3 , Dm6 , Dml4, Dml5, Dml6, Dml8 (gènes situés sur le cluster 2 de Lactuca sativa), Dm4 , Dm7, DmIl, R38 (gènes situés sur le cluster 4 de Lactuca sativa) ; ou encore le gène Tu de résistance au TuMV situé sur le cluster 1; le gène Nr de résistance au Nasonovia situé sur le cluster 2; ou parmi les gènes mol .1 et mol.2 de résistance au LMV situés sur le cluster 4. Les clusters 1, 2 et 4 cités ci-dessus sont notamment définis par Michelmore R.W. (Plant Pathol . , 1987, vol. 36, no4 : 499-514 [4], Theor . Appl. Genêt., 1993, vol. 85, n°8 : 985-993 [5]). Le phénotype d'intérêt agricole peut plus particulièrement être conféré par un ou plusieurs gènes de résistance standard ou intermédiaire à l'une des principales maladies touchant la laitue, le Brβmia lactucae, un champignon qui provoque sur la face intérieure du limbe un duvet blanchâtre et poudreux. Le Bremia a de plus un fort potentiel d'adaptation qui conduit a l'apparition de nouvelles races capables de contourner les résistances déjà introduites par les sélectionneurs dans les variétés .
L'invention concerne préférentiellement encore le cas où les graines, plantes ou cellules de plantes Lactuca sativa sont hétérozygotes pour au moins deux gènes non impliqués dans la stérilité mâle et conférant un phénotype détectable à la plante. Encore plus préférentiellement , les deux gènes ou plus conférant un phénotype détectable à la plante sont situés sur un même cluster, par exemple sur un cluster de gènes de résistance tel que le cluster 1, 2 ou 4 de Lactuca sativa. L' invention a également pour objet une population de graines hybrides Lactuca sativa présentant un génotype mâle stérile, et hétérozygote pour au moins un gène non impliqué dans la stérilité mâle et conférant un phénotype détectable aux plantes issues de ces graines, présentant éventuellement les caractéristiques additionnelles des graines décrites ci- dessus, telle que ladite population comprend au moins 105 graines, de préférence au moins 106, et encore plus préférentiellement au moins 107 graines. Dans le cas où les graines sont obtenues par croisement entre deux plantes Lactuca sativa, dont l'une (parent « femelle ») est porteuse d'une stérilité mâle nucléaire conférée par un ou plusieurs gènes dominants, et que les plantes utilisées en tant que parents « femelles » sont elles-mêmes issues d'un croisement, les plantes utilisées en tant que parents « femelles » sont forcément hétérozygotes pour le gène de stérilité. En effet, pour qu'elles soient homozygotes pour le ou les gènes de stérilité mâles dominants, il faudrait que les deux plantes dont sont issues par croisement les plantes utilisées en tant que parents « femelles » soient elles-mêmes porteuses du gène de stérilité mâle, or si cela était le cas un croisement entre ces deux plantes serait impossible. En conséquence, la population de graines selon l'invention issues du croisement entre deux types de plantes Lactuca sativa, dont l'un (parent « femelle ») est porteur d'une stérilité mâle nucléaire conférée par un ou plusieurs gènes dominants, est composée, en raison du phénomène de ségrégation des chromosomes lors de la méiose, de graines Lactuca sativa porteuses du ou des gènes dominants de stérilité mâle, et de graines non porteuses de ce ou ces gènes. Dans le cas où la stérilité mâle portée par le parent « femelle » est monogénique et dominante, la proportion de graines mâle stériles est généralement d'au moins 40%. 0028 9
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La présente invention a notamment été réalisée suite à l'observation par les inventeurs du fait que, bien que les diptères ne soient pas des insectes pollinisateurs habituels des fleurs de Lactuca sativa, et ne soient pas non plus connus comme se nourrissant de leur nectar, ces insectes, notamment les espèces Calliphora vomitaria, Calliphora erythrocephala, et Lucilia caesar, quand introduits en surnombre dans un milieu fermé, agissent comme pollinisateurs de Lactuca sativa.
Aussi, la présente invention a également pour objet l'utilisation d'insectes de l'ordre des diptères pour effectuer la pollinisation dans un milieu fermé, de plantes Lactuca sativa mâle stériles, par des plantes mâles fertiles, notamment en vue d'obtenir des plantes Lactuca sativa hybrides. Préférentiellement , les plantes Lactuca sativa mâles stériles utilisées possèdent une stérilité mâle portée par un unique gène dominant, de préférence la stérilité mâle Ms7 cité plus haut. Les plantes mâles fertiles utilisées sont préférentiellement des plantes Lactuca sativa, et encore plus préférentiellement préférence un cultivar.
Le milieu fermé selon l'invention peut notamment être une serre, une cage ou un tunnel, d'une superficie supérieure de préférence à 30 m2, encore plus préférentiellement à 300 m2, par exemple de 30 à 1500 m2 ou 50 à 1000 m2. La hauteur du milieu fermé est normalement comprise entre 2m et 4m, préférentiellement entre 2,5m et 3,5m par exemple 3m. Il peut notamment comporter des moyens de ventilation, d'arrosage, de contrôle de la température et de la luminosité. De préférence, ledit milieu fermé est une enceinte hermétique aux insectes .
Les diptères utilisés doivent préférentiellement être présents à une concentration d'au moins 100 diptères par m2, de préférence au moins 250 diptères par m2, par exemple 100 à 1000 diptères par m2. La concentration peut également être déterminée en nombre de diptères par m3, et est préférentiellement d'au moins 25 diptères par m3, préférentiellement d'au moins 50 diptères par m3, préférentiellement encore d'au moins 75 diptères par m3, par exemple de 25 à 500 diptères par m3 ou de 75 à 250 diptères par m3.
La présente invention a également pour objet un procédé d'obtention de graines Lactuca sativa hybrides, comprenant : une étape de culture dans un milieu fermé, de plantes
Lactuca sativa phénotypiquement mâles stériles utilisées en tant que parents « femelles » et de plantes Lactuca sativa phénotypiquement mâles fertiles utilisées en tant que parents « mâles », à proximité les unes des autres, l'un des deux parents présentant comme caractéristique supplémentaire le fait d'être homozygote pour un gène lui conférant un phénotype détectable autre que la stérilité mâle, l'autre parent ne portant pas ce gène ;
- une étape de pollinisation par des diptères introduits dans le milieu fermé à l'époque de la floraison des plantes à une concentration supérieure à 100 diptères par m2, de préférence au moins 250 diptères par m2 ; et - une étape de récolte des graines produites par les plantes mâles stériles.
Préférentiellement, le second parent est également homozygote pour au moins un gène lui conférant un phénotype détectable autre que la stérilité mâle, non porté par l'autre parent. De préférence, ledit milieu fermé est une enceinte hermétique aux insectes.
Il a été constaté de meilleurs résultats lorsque les diptères sont en surnombre, aussi, leur concentration est préférentiellement , supérieure à 400 diptères par m2, et encore plus préférentiellement supérieure à 500 diptères par m2.
Les diptères peuvent être introduits au stade d'oeufs, de larves, de pupes ou d'adultes. Ils sont de préférence introduits sous forme de pupes.
Les diptères utilisés sont de préférence des brachycères, par exemple des brachycères cyclorhaphes, de préférence encore des brachycères de la famille des Muscidae ou des Calliphorides, par exemple des Calliphora vomitaria, des Calliphora erythrocephala ou des Lucilia caesar. Un meilleur rendement est normalement obtenu si l'introduction de diptères est renouvelée au moins une fois par semaine, de préférence deux fois par semaine, durant au moins 3 à 4 semaines.
De même, un meilleur rendement est normalement obtenu si le nombre de plantes mâles stériles dans le milieu fermé, est plus grand que le nombre de plantes mâles fertiles. Le nombre de plantes mâles stériles dans le milieu fermé, est par exemple d'au moins 2000, et le nombre de plantes mâles fertiles par exemple d'au moins 1000.
La mise en œuvre du procédé selon l'invention nécessite qu'il y ait concordance de floraison entre les deux parents. Cette dernière peut être obtenue par sélection sur ce caractère ou par des pratiques culturales appropriées.
De préférence, la stérilité mâle des plantes utilisées en tant que parents femelles est monogénique, dominante et nucléaire, et encore plus préférentiellement conférée par le gène Ms7.
De préférence, le génome des plantes utilisées en tant que parents femelles comporte une séquence ADN double brin de 650 à 700 nucléotides, par exemple 655 à 695, 660 à 690, 665 à 8/ 000289
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685, 670 à 680, 673 à 677 nucléotides, ou encore 674, 675 ou 676 nucléotides, dont les extrémités 5' de chacun des deux brins débutent par la séquence « 5' TGCGTTCCAC 3' » (SEQ ID N0I) . Selon une mise en œuvre préférée le génome des plantes utilisées en tant que parents femelles comporte la séquence nucléotidique illustrée à la figure 8 (SEQ ID N°2) ou une séquence dérivée de cette séquence dans laquelle 1 à 10, préférentiellement 1 à 5 ou encore 1 à 3 nucléotides ont été remplacés par d'autres, supprimés ou ajoutés. Comme expliqué plus haut, il n'est pas possible, en raison du phénomène de ségrégation des chromosomes lors de la méiose, d'obtenir par les techniques de croisement classiques, une population homogène de plantes utilisées en tant que parents « femelles » porteuses d'un gène dominant de stérilité mâle. En conséquence, dans le cas où un gène dominant de stérilité mâle est utilisé, les plantes utilisées en tant que parents femelles peuvent être obtenues par un procédé comprenant : une étape de croisement entre des plantes Lactuca sativa hétérozygotes pour un gène dominant de stérilité mâle nucléaire et des plantes Lactuca sativa mâles fertiles ne portant pas de gènes de stérilité, une étape de culture des graines issues dudit croisement, et une étape d'élimination des plantes présentant un phénotype mâle fertile.
L'étape d'élimination des plantes présentant un phénotype mâle fertile peut par exemple être réalisée manuellement en se basant sur un caractère visible permettant de distinguer les plantes Lactuca sativa mâles stériles des plantes Lactuca sativa mâles fertiles. Par exemple, dans le cas d'une stérilité liée au gène Ms7, le tri peut être effectué en utilisant le fait que les capitules des plantes mâles stériles restent ouverts plus longtemps que ceux des plantes
Figure imgf000022_0001
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mâles fertiles, et que les plantes mâles stériles ne présentent pas de pollen.
Selon une mise en œuvre alternative, l'étape d'élimination des plantes présentant un phénotype mâle fertile est réalisée au moyen de la détection dans un échantillon de chacune des-' plantes de l'absence d'un marqueur moléculaire spécifique d'un gène dominant de stérilité mâle. Il peut par exemple s'agir d'un marqueur RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) d'une longueur de 675 paires de bases environ (par exemple 650 à 700, 655 à 695, 660 à 690, 665 à 685, 670 à 680, 673 à .677, 674, 675 ou 676 paires de bases) dont les extrémités 5' de chacun des deux brins débutent par la séquence « 5' TGCGTTCCAC 3' » (SEQ ID N°l) , tel que le marqueur BA05-675 (SEQ ID 2) développé par les inventeurs ou d'un marqueur SCAR (Sequenced Characterized Amplified Région Marker) , d'un marqueur CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Séquence) ou de tout autre marqueur généralement désignés sous l'appellation STS (Séquence Tagged Site), développé à partir de ce marqueur RAPD. Selon une mise en œuvre préférée, la détection de la présence ou non d'un marqueur moléculaire spécifique d'un gène dominant de stérilité mâle est réalisée avant la floraison des plantes utilisées en tant que parents femelles, de préférence à un stade précoce de croissance des plantes, par exemple au stade 1 à 5 feuilles, de préférence encore, au stade 1 à 2 feuilles.
De préférence, le marqueur moléculaire utilisé permet de détecter les plantes mâles stériles avec une sensibilité d'au moins 70%, 75%, 80%, 85%, 95%, 98 ou 99%, ou encore de 100%, la sensibilité étant définie comme le rapport entre le nombre de plantes mâles stériles présentant le marqueur moléculaire (vrais positifs) et la somme du nombre de vrais positifs et du nombre de plantes mâles stériles ne présentant pas le marqueur moléculaire (faux négatifs) (voir tableau 17) . De préférence également, le marqueur moléculaire utilisé permet de détecter les plantes mâles stériles avec une spécificité d'au moins 70%, 75%, 80%, 85%, 95%, 98 ou 99%, ou encore de 100%, la spécificité étant définie comme le rapport entre le nombre de plantes mâles fertiles ne présentant pas le marqueur moléculaire (vrais négatifs) et la somme du nombre de vrais négatifs et du nombre de plantes mâles fertiles présentant le marqueur moléculaire (faux positifs)
(voir tableau 17) .
La MMS (masse de mille semences) des graines obtenues selon le procédé de l'invention est généralement supérieure d'au moins 10%, voire d'au moins 20%, voire même d'au moins 30% à la MMS des graines obtenues par auto-fécondation des plantes Lactuca sativa mâles fertiles utilisées en tant que parents « mâles » .
L'invention concerne également une population de graines susceptibles d'être obtenues selon le procédé décrit ci- dessus, et comprenant au moins 105 graines, préférentiellement 106 graines et encore plus préférentiellement 107 graines.
Description brève des dessins Figure 1 : Généalogie de Lactuca sativa
Figure 2 : disposition des laitues utilisées en tant que parents « mâles » et « femelles » au cours de l'essai 1 Figure 3 : disposition des laitues utilisées en tant que parents « mâles » et « femelles » au cours de l'essai 2 Figure 4 : génotypage des 50 plantes hybrides de l'essai 10 : profil d'amplification du marqueur moléculaire SCW09 après digestion par Taql . Le marqueur SCW09 marque les gènes Dm6 et Dml8 de résistance au Bremia lactucae. A = témoin Dml8+/Dml8+ , B = témoin Dml8-/Dml8- ; C = témoin Dm6+ ; D = non digéré par Taql .
Figure 5 : génotypage des 50 plantes hybrides de l'essai 10 : profil d'amplification du marqueur moléculaire Bl qui marque le gène Dm3 de résistance au Bremia lactucae . A = témoin
Dm3+ ; B = témoin Dm3-.
Figure 6 : Profil électrophorétique de l'amorce OPBA05 avec le marqueur BA05-675 (flèche) . Electrophorèse sur gel d'agarose à 1,0% pendant Ih45 à 190 V. M : marqueur de poids moléculaire 100-bp ladder (Pharmacia Biotech, réf.
27.4001.01)
Figure 7 : Cartographie du marqueur moléculaire BA05-675 associé au locus Ms7 chez la laitue, Lactuca sativa (distance calculée suivant la fonction de Kosambi) . Figure 8 : Séquence nucléotidique 5' -3' du marqueur BA05-675 associé à la stérilité mâle Ms7 chez la laitue, Lactuca sativa. (SEQ ID 2)
Exemples
EXEMPLE 1 : OBTENTION DE GRAINES DE LAITUES HYBRIDES
Les plantes Lactuca sativa mâles stériles utilisées dans les différents essais décrits ci-dessous en tant que parents « femelles » sont porteuses du gène de stérilité Ms7. Ces plantes sont issues d'un rétrocroisement de 5eme génération
(BC5) d'une laitue beurre d'abri porteuse du gène Ms7 (X
Girelle 94-9538-1) pouvant être obtenue auprès de divers organismes de recherche tels que l'INRA, l'USDA, etc. Le gène Ms7 étant dominant, un croisement entre deux plantes porteuses du gène Ms7 est impossible. En conséquence, les plantes présentant un phénotype de stérilité mâle sont forcément hétérozygotes pour le gène Ms7 et ne peuvent être obtenues que par le biais du croisement entre des plantes Ms7/ms7 (stériles) et ms7/ms7 (fertiles) .
Il en résulte qu'une étape d'épuration est nécessaire pour éliminer les plantes mâles fertiles. Cette dernière est rendue possible par le fait que les plantes Ms7/ms7 n'ont pas de pollen et que les capitules des plantes Ms7/ms7 restent ouverts plus longtemps que ceux des plantes ms7/ms7.
Essai 1 Dans le cadre de ce premier essai :
450 plantes Lactuca sativa beurres d'abri issues d'un rétrocroisement de 3eme génération (BC3) des laitues beurres Ms7 avec des laitues beurres du cultivar Nacre/Cambria Dml8/R38 (gènes de résistance Dml8 du cluster 2 et R38 du cluster 4), une combinaison sensible au Brémia lactucae race 24 (B124) , ont été utilisées en tant que parents « femelles » (environ la moitié d'entre elles étant mâles stériles) ; et 100 plantes Lactuca sativa du cultivar beurre d'abri BRA Dml8/R37 (gènes de résistance Dml8 du cluster 2 et R37 du cluster 1), une combinaison résistante à B124, ont été utilisées en tant que parents « mâles ».
Les deux géniteurs présentent une concordance parfaite de floraison ce qui permet une fécondation la plus homogène possible.
Les plantes ont été disposées dans une enceinte fermée hermétique aux insectes de 36 m2 (serre de type hollandaise avec possibilité de contrôle de l'hygrométrie et de la température, 11m x 3,30 m) de la manière suivante (voir figure 2) : les plantes utilisées en tant que parents « mâles », ont été disposées en deux rangs le long des bords de l' enceinte fermée, les plantes étant espacées de 20 cm, et les plantes utilisées en tant que parents « femelles » ont été disposées en sept rangs entre les deux rangs de plantes « mâles », à une distance de 50cm de ces dernières, les plantes étant espacées de 15cm, et les rangs de 25 cm.
Les semis ont été effectués en semaine 13 et les plantations en semaine 16.
Du fait du caractère dominant du gène Ms7, une étape d'épuration (élimination) des plantes utilisées comme parents femelles présentant un phénotype mâle fertile a été nécessaire. Cette étape a été réalisée manuellement en semaines 26 et 27 en utilisant le fait que les plantes Ms7/ms7 n'ont pas de pollen et que les capitules des plantes Ms7/ms7 (mâles stériles) restent ouverts plus longtemps que ceux des plantes ms7/ms7 (mâles fertiles) .
Sur les 450 plantes utilisées en tant que parents femelles, 217 se sont révélées mâles stériles et ont été effectivement utilisées .
Deux types d'insectes de l'ordre des Diptères et de la famille des Calliphorides ont été utilisés comme insectes pollinisateurs : des mouches Calliphora vomitaria et Calliphora erythrocephala dites 'asticots', (aussi appelées mouches bleues ou mouches de la viande) travaillant à 15-20 °C, et - des mouches Lucilia caesar dites 'pinkies' (aussi appelées mouches vertes des cadavres) , travaillant à 20- 25°C. Les apports en insectes pollinisateurs ont été réalisés à fréquence bi-hebdomadaire durant les semaines 28 à 31 à raison de 300 mouches par m2 par apport.
La récolte des plantes mâles stériles (parents « femelles ») et des plantes mâles fertiles (parents « mâles ») utilisées aussi comme témoin d' autofécondation a été réalisée en semaine 33.
Les plantes ont été séchées, battues, puis les graines ont été passées sur une colonne à air puisé pour parfaire le nettoyage et éliminer les déchets légers résiduels et calibrées en longueur et en largeur.
Un échantillon de 2500 graines obtenues lors de l'essai 1 a été déposé le 13 février 2007 au NCIMB (NCIMB Ltd., Ferguson Building, Craibstone Estate, Bucksburn, Aberdeen, A21 9YA, Scotland, UK) sous le numéro d'accession NCIMB 41470.
Essai 2 Un second essai similaire a été réalisé à plus grande échelle dans une enceinte fermée, hermétique aux insectes, de 336 m2 (longueur : 56 m, largeur : 6 m, hauteur : 3 m). Dans le cadre de ce deuxième essai :
3000 plantes Lactuca sativa beurres d'abri issues d'un rétrocroisement de 4eme génération (BC4) des laitues beurres Ms7 avec des laitues beurres du cultivar
Nacre/Cambria Dml8/R38 en Brémia (combinaison sensible au B124) , ont été utilisées en tant que parents « femelles » (environ la moitié d'entre elles étant mâles stériles) ; et
1500 plantes Lactuca sativa d'un cultivar beurre d'abri BRA Dml8/R37 résistantes à B124 ont été utilisées en tant que parents « mâles » . Les plantes ont été disposées dans l'enceinte fermée de la manière suivante (voir figure 3) : les plantes utilisées en tant que parents « mâles » ont été disposées en quatre rangs : un rang le long de chaque bord de l'enceinte fermée (à 80 cm) et deux rangs au centre (espacés de 20 cm) , les plantes étant disposées en quinconce et espacées de 15 cm, et les plantes utilisées en tant que parents « femelles » ont été disposées en huit rangs entre les rangs de plantes mâles fertiles, à 65 et 70 cm de ces derniers, les plantes étant espacées de 15cm, et les rangs de 25 cm.
Les semis ont été effectués en semaine 12 et les plantations en semaine 16.
Similairement à ce qui a été effectué lors le l'essai 1, une étape d'épuration (élimination) des plantes utilisées comme parents femelles présentant un phénotype mâle fertile a été nécessaire. Cette étape a été réalisée manuellement en semaines 25 et 26 en utilisant le fait que les plantes Ms7/ms7 n'ont pas de pollen et que les capitules des plantes Ms7/ms7 (mâles stériles) restent ouverts plus longtemps que ceux des plantes ms7/ms7 (mâles fertiles) .
Sur les 3000 plantes utilisées en tant que parents femelles, 1250 se sont révélées mâles stériles et ont été effectivement utilisées . 16 plantes ms7/ms7 (mâles fertiles) ont cependant été conservées lors de l'épuration et autofécondées sous une enceinte hermétique constituée par un filet ou une toile ne laissant pas passer les insectes, afin d'être utilisées en tant que témoin d' autofécondation. Les insectes pollinisateurs utilisés sont les mêmes que lors de l'essai 1.
Les apports en insectes pollinisateurs ont été réalisés à fréquence hebdomadaire durant les semaines 25 à 29 à raison de 1100 mouches par m2 en moyenne par apport.
Parallèlement, 10 plantes mâles fertiles (parents mâles) et de 16 plantes ms7/ms7 fertiles conservées lors de l'étape d'épuration ont été autofécondées sous une enceinte hermétique constituée par un filet ou une toile ne laissant pas passer les insectes, afin de servir de témoins d' autofécondation.
La récolte des plantes mâles stériles (parents 'femelle') ainsi que de 10 plantes mâles fertiles (parents mâles) et de 16 plantes ms7/ms7 fertiles conservées lors de l'étape d'épuration utilisées comme témoins d' autofécondation a été réalisée en semaine 33. Les plantes ont été séchées, battues, puis les graines ont été passées sur une colonne à air puisé pour parfaire le nettoyage et éliminer les déchets légers résiduels et calibrées en longueur et en largeur. Un échantillon des graines obtenues a été semé et la résistance des plantes obtenues au B124 a été testée selon un protocole officiel du GEVES (Groupe d'Etude et de contrôle des Variétés et des Semences) . Les plantes se sont avérées résistantes au B124. Résultats des essais 1 et 2
Les résultats des essais 1 et 2 sont présentés dans les tableaux ci-dessous.
Tableau 1 : Comparaison des masses de graines récoltées lors des essais 1 et 2
Figure imgf000030_0001
Tableau 2 : Comparaison des calibrages des graines hybrides et des graines issues des témoins d' autofécondation produits lors des essais 1 et 2
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000031_0001
Tableau 3 : Comparaison des MMS (masses de mille semences) des graines hybrides et des graines issues des témoins d' autofécondation produits lors des essais 1 et 2
Figure imgf000031_0002
Discussion
Au cours du premier essai, 730 grammes de graines ont été obtenus à partir des 217 plantes Lactuca sativa mâles stériles (parent femelles) soit un rendement de 3,36 grammes par plante, correspondant à un ratio de 15,30% du témoin auto-fécondé (parent mâle) .
Au cours du second essai, 7,730 kg de graines ont ainsi été obtenus à partir de 1170 plantes Lactua sativa mâles stériles (parent femelle), soit un rendement de 6,60 grammes par plante, correspondant à un ratio de 50% de la moyenne des deux témoins auto-fécondés (parents « mâles » et parents « femelles » mâles fertiles ms/ms conservées lors de l'épuration et fécondées sous une enceinte hermétique aux insectes) . Lors du deuxième essai, le taux de semences utiles après calibrage des hybrides Fl est supérieur de 10% au témoin auto-fécondé.
Lors des deux essais, la MMS (masse de mille semences) de l'hybride Fl est supérieure de 20 à 30% du témoin auto- fécondé .
Les plantes obtenues à partir des graines obtenues selon le second essai sont bien résistantes au B124.
Essais 3 à 8 Six essais similaires ont été lancés en parallèle avec différents types de laitues beurres et batavia dans des cages insect proof de 3.3m x 1.1m comptant chacune 8 plantes Lactuca sativa utilisées en tant que parents « femelles » (a 50% mâles stériles, issues d'un rétrocroisement entre des plantes Lactuca sativa porteuses du gène Ms7 et des plantes Lactuca sativa fertiles) , et 4 plantes Lactuca sativa mâles fertiles utilisées en tant que parents « mâles », placées dans une serre ventilée. Les semis ont été effectués en semaine 22, les plantations en semaine 27, le tri entre les plantes « femelles » mâles stériles et mâles fertiles au début de la floraison en semaine 31, les apports en mouches en semaines 32, 33 et 34 à raison d'un apport par semaine pendant trois semaines, soit environ 100 mouches/m2, et la récolte en semaine 37.
Résultats des essais 3 à 8
- Cage 1: CHARLIN (68/12624) *CHARLIN (beurre) 1 plante femelle : 9.20 gr
1 plante mâle : 28.30 gr
- Cage 2: CHARLIN(BC /77)*CHARLIN (beurre) 1 plante femelle : 5.45 gr 1 plante mâle : 19.40 gr
- Cage 3 : BRA 68/12588 (laitue pommée d'abri) * BRA 68/12588
6 plantes femelles : plante 1 7.00 gr plante 2 2.00 gr plante 3 5.20 gr plante 4 3.40 gr plante 5 9.60 gr plante 6 8.40 gr moyenne : 5.9 gr/plante 1 plante mâle : 34.40 gr
- Cage 4 : BRA 68/12588 * BRA 68/12588 4 plantes femelles : plante 1 : 11.95 gr plante 2 : 7.15 gr plante 3 : 15.90 gr plante 4 : 11.90 gr moyenne : 11.25 qr/plante 1 plante mâle : 29.00 gr
- Cage 5 : BVA 68/12553 (laitue batavia d'abri)* BVA 68/12553 5 plantes femelles : plante 1 : 3.50 gr plante 2 : 1.30 gr plante 3 : 2.20 gr plante 4 : 1.70 gr plante 5 : 4.20 gr moyenne : 3.30 gr/plante 1 plante mâle : 3.60 gr
- Cage 6 : BVA 68/12553 * BVA 68/12553 3 plantes femelles : plante 1 : 4.60 gr plante 2 : 3.20 gr plante 3 : 3.70 gr moyenne : 3.80 gr/plante 1 plante mâle : 23.40 gr
Discussion Les moyennes de production des parents « femelles » s'étalent de 3.3g à 11.2 g/plante, la typologie batavia (BVA 68/12553) ayant un rendement nettement inférieur (environ 3.5 g/plante) par rapport à une typologie beurre (Charlin, BRA 68/12588) environ 8.5 g/plante, ce qui peut laisser à penser que l'on a une forte implication de la typologie sur le rendement finale. Essai 9
Un nouvel essai de production a été mené sous des petites cages hermétiques aux insectes de 0.40m de diamètre, placées en serre ventilée en pleine terre.
Les semis ont été effectués en semaine 22, les rempotages en semaine 25, le tri entre les plantes « femelles » mâles stériles et mâles fertiles au début de la floraison en semaine 30, les plantations en semaine 31, les apports en mouches en semaines 32, 33 et 34 à raison d'un apport par semaine pendant 3 semaines, soit environ 100 mouches/m2 , et la récolte en semaine 35. Résultats
Les résultats obtenus sont synthétisés dans les tableaux 4 et 5 ci-dessous.
Tableau 4 : production de graines par les parents « mâles » et « femelles » Charlin (beurre d'abri)
Figure imgf000035_0001
Tableau 5 : production de graines par les parents « mâles et « femelles » BVA 68/12553 (batavia) »
-35-
Figure imgf000036_0001
Discussion
Les résultats sont satisfaisants dans la mesure où la production moyenne obtenue pour la laitue batavia (BVA 68/12553) est d'environ lgr/plante contre 1.7 gr/plante pour le témoin autofecondé, et la production moyenne obtenue pour la laitue beurre d'abri (Charlin) est d'environ lgr/plante, au même niveau que le témoin autofecondé.
Essai 10 : Cumul Dm3/Dml8 par combinaison hybride
Des Laitues hybrides Fl cumulant deux gènes dominants Dm3 et
Dml8 de résistance au Brémia lactucae respectivement race 24
(B124) et race 23 (B123), appartenant au cluster 2 et situés sur le même locus ont été obtenues selon la méthode décrite dans les essais décrits plus haut.
Les plantes utilisées en tant que parents « femelles » (06/30443 : MS7/2INACREXDEVONIAxCAMBRIA) sont porteuses des gènes de résistance Dml8 et R38. Les plantes utilisées en tant que parents « mâles » sont des beurres d'abri porteuses du gène de résistance Dm3 (BC: 06/30443 * Rex ou BC: 06/30443 *
Melina) .
Les cinq croisements suivants ont été réalisés :
- 06/30443/01 (MS7/21xNACRExDEVONIAxCAMBRIA-01) Dml8/R38 * Rex Dm3
- 06/30443/10 (MS7/21xNACRExDEVONIAxCAMBRIA-10) Dml8/R38 Rex Dm3
- 06/30443/02 (MS7/2IXNACREXDEVONIAXCAMBRIA- 02 ) Dml8/R38 Melina Dm3 - 06/30443/03 (MS7/21xNACRExDEVONIAxCAMBRIA-03] Dml8/R38 Melina Dm3
- 06/30443/04 (MS7/2IXNACREXDEVONIAXCAMBRIA- 04 ] Dml8/R38 Melina Dm3
Les graines issues de ces cinq croisements ont été semées et des tests d'inoculation sur disques foliaires et de marquage moléculaire ont été réalisés sur les plantes Fl, ainsi que sur les parents « mâles » (Rex/Melina) et « femelles ».
I - Tests d'inoculation sur disques foliaires
Matériel : Le matériel végétal est constitué de disques foliaires de 1,5 cm de diamètre à raison de 5 disques par plante et par race, de 10 plantes par origine et de deux races Bremia lactucae (B124 qui attaque le cumul Dml8/R38 et auquel Dm3 confère une résistance, et B123 qui attaque le cumul Dm3/R38 et auquel Dml8 confère une résistance) . Ainsi 80 plantes ont été testées au total sur deux races.
Technique : Les disques foliaires sont inoculés par pulvérisation de sporocystes avec les races de Brémia B123 et B124 séparément.
1/ Prélèvement des disques foliaires : cinq disques foliaires par plantes sont prélevés et déposés sur une double épaisseur de papier buvard humidifiée. Chaque boîte contient 6 lignes de disques a tester et une lignée de témoin sensible. 2/Inoculâtion : la quantité d'inoculum nécessaire pour inoculer 6 boîtes de disques foliaires est de 11 ml. Une solution mère de Tween 80 est préparée à raison de 4 gouttes de Tween 80 ajoutés à 100 ml d'eau déminéralisée. La quantité de solution d'extraction pour le volume d'inoculum est de 5 ml de solution mère de Tween 80 pour 100 ml d'inoculum. L ' inoculum est réalisé en détachant les sporocystes dans de l'eau du robinet additionnée de 5 % de solution mère de tween 80. Les sporocystes sont prélevés à raison d'1 plante/ml d'inoculum, pour obtenir une concentration en sporocystes proche de 108 spores/ml. Une filtration est réalisée en passant la solution sur une chiffonnette dans un bêcher de 250 ml. 3 /Pulvérisation : l'inoculation se déroule le même jour que le prélèvement des disques foliaires. Le volume de solution d'inoculum est mesuré puis les boites étalées sont inoculées. L ' inoculum est pulvérisé de façon homogène en fines gouttelettes sur l'ensemble de la surface de chaque disque. Les boites sont refermées hermétiquement et incubées en module à 15°C, 14 h de jour, 10 h de nuit pendant 7 jours.
Résultats : les résultats des inoculations sont présentés dans les tableaux 6 à 13 ci-dessous (S=sensible ; R=résistant) . Les hybrides issus des différents croisements sont résistants aux deux races B123 et B124, indiquant la présence des deux gènes Dml8 et Dm3 du cluster 2.
Tableau Plantes femelles » 30443 (Dml8/R38l
MS7/21xNACRExDEVONIAxCAMBRIA : Résistantes B123 et sensibles B124.
Figure imgf000038_0001
. *
-38 -
Figure imgf000039_0001
Tableau 7 : Plantes « mâles » Melina (Dm3) : sensibles B123 et résistantes B124 (test sur 10 plantes)
Figure imgf000039_0002
Tableau 8 : Croisement 06/30443/02 * Melina (Dml8/R38*Dm3 ) = MS7/2IXNACREXDEVONIAXCAMBRIA-02*MELINA.
Figure imgf000039_0003
Tableau 9 : Croisement 06/30443/03 * Melina (Dml8/R38*Dm3) = MS7/2IxNACRExDEVONIAxCAMBRIA- 03*MELINA.
Figure imgf000040_0001
Tableau 10 : Croisement 06/30443/04 * Melina (Dml8/R38*Dm3 ) = MS7/2IXNACREXDEVONIAXCAMBRIA- 03*MELINA.
Figure imgf000040_0002
Tableau 11 : plantes « mâles » Rex (Dm3) : sensibles B123 et résistante B124 (test sur 10 plantes)
Figure imgf000040_0003
Tableau 12 : Croisement 06/30443/01*Rex (Dml8/R38*Dm3; MS7/21xNACRExDEVONIAxCAMBRIA-01*REX.
Figure imgf000041_0001
Tableau 13 Croisement 06/30443/10*Rex (Dml8/R38*Dm3) MS7/21xNACRExDEVONIAxCAMBRIA-10*REX.
Figure imgf000041_0002
II - Marquage moléculaire
L'utilisation de 2 marqueurs moléculaires permet de mettre en évidence le cumul de deux gènes très liés (situés sur le même locus) , dominants, de résistance à deux souches de Bremia lactucae chez Lactuca sativa. Méthode :
1/ Matériel végétal : le matériel végétal est constitué de disques foliaires de 1,5 cm de diamètre à raison d'un disque par plante. L 'ADN de 5 à 10 plantes par génotype (soit 50 .
-41 -
plantes au total) a été obtenu à partir d'une extraction CTAB/Chloroforme suivie d'une remise en suspension dans une solution de TE 0,1X à une concentration de 5ng/μl . 2/ Génotypage : les marqueurs SCW09 et Bl décrits respectivement par Maisonneuve et al. [10] et Kuang H. et al . [11] ont été utilisés pour génotyper les 50 plantes (tableau 14) . Les conditions de PCR sont décrites dans le tableau 15. Les cycles PCR de SCW09 et Bl sont respectivement :
- 94°C/30s - 94°C/lmn, 60°C/lτnn, 72°C/2min; 40 cycles - 72°C/5min - 4°C ;
- 94°C/30s - 94°C/lmn, 63°C/lmn, 72°C/2min; 40 cycles - 72°C/5min - 8°C.
Le marqueur SCW09 a subit une digestion enzymatique avec l'enzyme Taq I avant l'étape de migration (tampon IX, BSA IX et Taq I IU). L ' électrophorèse a été effectuée sur gel d'agarose à 2% (SCW09) ou 1,5% (Bl) dans un tampon de TBE IX pendant Ih (Bl) à lh30 (SCW09) avec un voltage constant de 220 V. La révélation des profils électrophorétiques a été faite par coloration au bromure d'éthidium (BET) sous lampe UV.
Tableau 14 : Caractéristiques des marqueurs SCW09 et Bl
Figure imgf000042_0001
. %
-42 -
Tableau 15 : Conditions PCR des marqueurs SCW09 et Bl
Figure imgf000043_0001
Résultats
Les résultats sont présentés dans le tableau 16 et les figures 4 et 5. Les génotypes REX et MELINA ont des profils Dml8-/Dml8- et Dm3+. Le génotype 06/30443 a un profil Dml8+/Dml8+ et Dm3-. L'ensemble des croisements avec l'un ou l'autre des parents (REX ou MELINA) ont des profils Dml8+/Dml8- et Dm3+ c'est à dire résistants pour Dml8 et Dm3.
Tableau 16 : Résultats de génotypage avec les marqueurs SCW09 et Bl (S = sensible ; R = résistant)
Figure imgf000043_0002
Figure imgf000044_0001
EXEMPLE 2 : IDENTIFICATION D'UN MARQUEUR MOLECULAIRE DU GENE Ms7.
La méthode d'obtention d'un marqueur moléculaire associé à la stérilité mâle Ms7 chez Lactuca sativa (laitue) décrite ci- après est donnée à titre indicatif.
1 - Construction de populations pour le développement d'un marqueur lié à la stérilité mâle nucléaire Ms7 chez la laitue (L. sativa) .
Deux populations de typologies différentes de laitues présentant une stérilité mâle Ms7 ont été réalisées par rétro-croisement. Deux populations récurrentes de quatrième génération (BC4) de 200 plantes ainsi obtenues ont ensuite été phénotypées sur le caractère « absence de pollen viable » correspondant au phénotype mâle stérile. Deux groupes phénotypiques ont été identifiés comme mâle fertile (F) ou mâle stérile (S) selon un ratio de 1:1. Ce ratio confirme bien la nature monogénique dominante de la stérilité mâle apportée par le parent hétérozygote au locus Ms7.
2 - Extraction de l'ADN des plantes de laitue. L'extraction de l'ADN s'est faite suivant le protocole CTAB modifié (Tomas et al., 1989 [20] ; Doyle et al., 1990 [15]; Edwards et al., 1991 [16]) sur des jeunes feuilles fraîches. Des disques foliaires frais obtenus à l'aide d'un tube de 1,5 ml sont broyés dans 500 μl de tampon d'extraction (tris-HCl 0,1M, NaCl 0,7M, EDTA 1OmM, CTAB 1%, β-Mercaptoethanol 1%) . Le broyât est incubé pendant Ih à 65°C et mélangé 2 à 3 fois par retournement au cours de l'incubation.
200 μl d'une solution de chloroform: isoamyl alcohol 24:1 sont ensuite ajoutés et mélangés par retournement. Après centrifugation à 6000 rpm pendant 10 minutes à 200C, 400 μl de surnageant sont récupérés et mélangés à 400 μl d' isopropanol .
Après Ih à -2O0C, le mélange est centrifugé à 6000 rpm pendant 10 minutes à 40C. Les tubes sont vidés. Le culot d'ADN fixé au fond du tube est mis à sécher à l'air pendant 12h.
L'ADN est remis en suspension dans 200 μl d'une solution de TE 0,1X (Tris-HCl 1 mM, EDTA 0,1 mM) . La concentration finale est mesurée par dosage par Lambda DNA-Hind III Digest sur gel d'agarose 1%.
3 - Recherche d'un marqueur RAPD associé à la stérilité mâle Ms7 chez L. sativa par la méthode de BSA (BuIk Segregant Anaysis) .
Dans le but d'identifier un marqueur moléculaire associé à la stérilité mâle Ms7, les RAPD® lOmer kits de Operon Technologies Inc. (Huntsville, AL 35805, USA) et la méthode de BuIk Segregant Analysis (Michelmore et al., 1991 [17] et Paran et al., 1991 [18]) ont été utilisés.
À partir du phénotypage des deux populations BC4 décrites précédemment, 2 échantillonnages de mélanges de 10 plantes ont été réalisés pour les deux groupes « mâle stérile » et « mâle fertile ». 1200 amorces Operon Biotechnologies Inc. (Huntsville, AL 35805, USA) de OPA-01 à OPBH-20 ont été testées par la technique de RAPD décrite par William et al., 1990 [22] et, Welsh et al., 1990 [21] sur 4 échantillons par population. Les amorces mettant en évidence une bande spécifique aux échantillons « mâle stérile » et présentant un profil d' électrophorèse de lecture facile ont été sélectionnées .
La réaction de PCR est réalisée dans un volume réactionnel total de 25 μl constitués de tampon PCR IX, 3 mM de MgC12, 200 μM de dNTPs, 400 nM d'amorce, 1 Unité d'ADN polymérase AmpliTaq (Perkin-Elmer cetus) . La réaction de PCR consiste en plusieurs cycles décrits comme suit : 1 étape à 94°C pendant 30 s ; 45 cycles à 940C pendant 1 min puis 35°C pendant 1min et enfin 720C pendant 2 min et, une élongation finale réalisée à 720C pendant 5 min, la réaction étant ensuite conservée à 40C.
Les produits d'amplification sont séparés sur un gel d'agarose à 2% dans les conditions d' électrophorèse suivantes : tampon de migration TBE IX (Tris-Borate-EDTA) à 190V pendant 2Hl5.
Afin de valider les amorces RAPD retenues, chacune des 200 plantes des deux populations BC4 a été testée individuellement pour l'amorce OPBA05 ayant comme séquence « 5' TGCGTTCCAC 3' » (SEQ ID N°l) et à laquelle correspond un marqueur de 675 pb, BA05-675 (SEQ ID N°2), qui co-ségrège avec Ms7. Le profil électophorétique obtenu pour ce marqueur est montré à la figure 6. Une validation de ce marqueur sur différentes typologies de laitues (batavia, beurre, iceberg, romaine, feuille de chêne et lollo rossa) a été réalisée sur environ 25 plantes de 12 populations. Les conditions de réalisation du test sont identiques à celles décrites précédemment pour les étapes d'extraction, d'amplification et d' électrophorèse. Le calcul de la sensibilité et de la spécificité du marqueur RAPD BA05-675 montre des valeurs différentes, suivant les typologies, et des valeurs moyennes respectives de 96% et 94% (voir tableaux 17 et 18).
Tableau 17 : Détail du calcul des valeurs prédictives, sensibilité et spécificité des marqueurs moléculaires retenus . PHENO'ΓYPE
Mâle Stérile Mâle Fertile
Valeur prédictive
MARQUEUR Nombre de Nombre de positive 1 vrais positifs faux positifs = #VP / (présent (#VP) (#FP) (#VP + #FP) rπ
Nombre de Valeur prédictive ou Nombre de vrais négative absent 0 faux négatifs négatifs = #VN / [O]) (#FN) (#VN) (#VN + #FN)
SENSIBILITE SPECIFICTE
= #VP / = #VN / (#VP + #FN) (#VN + #FP)
Tableau 18 Résultats par typologie de laitue et valeur moyenne du calcul de la sensibilité (S*) et de la spécificité (F**) du marqueur moléculaire BA05-675 associé à Ms7.
Figure imgf000048_0001
4 - Cartographie génétique du marqueur BA05-675 associé à la stérilité mâle Ms7 chez l'espèce Lactuca sativa. WH F
-48-
À partir des 200 plantes d'une population BC4 en disjonction pour Ms7 décrite ci -dessus, la cartographie génétique
(William et al., 1993 [23]) du marqueur BA05-675 associé à
Ms7 a été réalisée à l'aide des programmes JoinMap®4 (Stam et al., 1996 [19J) et Carte Blanche© (Keygene N. P., P.O. Box 216,
6700 AE Wageningen, The Netherlands) . Le test statistique du
X2 a permis de vérifier l'hypothèse nulle d'une ségrégation de type mendélienne de rapport 1:1 (test non significatif à p>0,05) pour le marqueur dominant BA05-675 (voir tableau 19) . Un test de liaison avec un rapport de vraisemblance (ou LOD score) supérieur ou égale à 3,0 a permis de cartographier ce marqueur à 1,8 cM de Ms7 (figure 6) .
Tableau 19 : Rapports de ségrégation marqueur moléculaire BA05-675 associé à Ms7 et résultats du test de X2 à 1 ddl selon l'hypothèse nulle d'une ségrégation de type mendélienne de rapport 1:1. (F : nombre de plantes mâles fertiles ; S : nombre de plantes mâles stériles)
Figure imgf000049_0001
5 - Clonage et séquençage du marqueur moléculaire RAPD BA05-
675 associé à la stérilité mâle chez la laitue, Lactuca sativa.
À partir du profil électrophorétique sur gel d'agarose, le fragment d'ADN de 675pb a été isolé et remis en suspension dans un tampon TE (10 mM Tris-Ci, 1 mM EDTA) puis ré-amplifié suivant les conditions PCR décrites ci-dessus. Le fragment isolé ré-amplifié a été clone à l'aide du kit commercial pCR®4-T0P0® (Invitrogen, Carlsbad, California 92008, USA). Après vérification du clonage, des extractions d'ADN (système Midiprep) ont été effectuées à l'aide du Kit de purification sur colonne Promega (Madison, WI, USA).
Les clones purifiés concentrés à 75ng/μl ont été séquences par Cogenics (38944 Meylan, France) . La séquence du marqueur BA05-675 décrite en figure 8 a été ainsi obtenue (SEQ ID N°2) .
6- Résultats
L'étude menée par les inventeurs a permis la définition d'un marqueur RAPD, BA05-675 (SEQ ID N°2) , dont la séquence est présentée en figure 8, distant de 1,8 cM de Ms7 (figure 7) et présentant une sensibilité et une spécificité moyennes de respectivement 96% et 94% indépendamment de la typologie de laitue (tableau 18) . L'évaluation de ce marqueur sur les plantes individuelles des 2 populations BC4 a permis d'estimer que la valeur prédictive (Altman 1994a [13]) d' identification des plantes mâles stériles est en moyenne de près de 97%.
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Claims

Revendications
1. Graine de Lactuca sativa hybride, caractérisée en ce qu' elle - présente un génotype mâle stérile, et est hétérozygote pour au moins un gène distinct conférant un phénotype détectable à la plante issue de cette graine.
2. Graine selon la revendication 1, telle que ledit génotype mâle stérile implique au moins un gène nucléaire et que ladite graine est hétérozygote pour le ou les gènes à l'origine de la stérilité mâle.
3. Graine selon la revendication 2, telle que la stérilité mâle est monogénique.
4. Graine selon la revendication 3, telle que le gène de stérilité mâle est dominant.
5. Graine selon la revendication 1, telle que ledit génotype mâle stérile est conféré par le gène de stérilité Ms7.
6. Graine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que son génome comporte une séquence
ADN double brin de 650 à 700 nucléotides dont les extrémités 5' de chacun des deux brins débutent par la séquence TGCGTTCCAC (SEQ ID N0I) .
7. Graine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, telle que ledit phénotype est un phénotype d' intérêt agricole.
8. Graine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, telle que ledit phénotype est conféré par un gène de résistance standard ou de résistance intermédiaire à une infection par un virus, une bactérie, un insecte ou un champignon.
9. Graine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, telle que ledit phénotype est une résistance standard ou intermédiaire à l'un des champignons suivants : Brémia lactucae, Fusarium oxysporum, Sclérotinia minor ou sclérotorum, Botrytis cinerea, Rhizictonia solani, Microdochium panâttonianum, Verticiulium dahliae, Erysiphe chicocearum ou Pithium tracheiphilum, à l'un des insectes suivants : Nasonovia ribisnigri, Myzus persicae, Macrosiphum euphorbia, Nématodes pratylenchus ou meloidogyne, mineuses liriomyza huidobrensis ou Pemphigus busarius, à l'une des bactéries suivantes : pseudomonas, xanthomonas ou rhizomonas, ou encore à l'un des virus suivants : LMV, TSWV, « Big vein », TBSV, LNSV, TuMV, CMV ou BWYV.
10. Graine selon la revendication 8 ou 9, telle que ladite graine présente un second gène de résistance standard ou intermédiaire distinct, sous forme hétérozygote.
11. Graine selon la revendication 8 ou 10, où le ou lesdits gènes de résistance standard ou intermédiaire sont choisis parmi les gènes suivants de résistance au brémia : DmIO, R17, Dm5/Dm8, R36/R37 (cluster 1) , DmI, Dm2 , Dm3 , Dm6 , DmI4 , Dml5, Dml6, Dml8 (cluster 2), ou Dm4 , Dm7, DmIl, R38 (cluster 4) ; ou encore le gène Tu de résistance au TuMV (cluster 1) ; le gène Nr de résistance au Nasonovia (cluster 2) ; ou les gènes mol.l, mol.2 de résistance au LMV (cluster 4).
12. Plante de lactuca sativa hybride, caractérisée en ce qu'elle :
- présente un génotype mâle stérile hétérozygote, et est hétérozygote pour au moins un gène distinct lui conférant un phénotype détectable.
13. Plante selon la revendication 12, telle que ledit génotype mâle stérile est d'origine nucléaire et que ladite plante est hétérozygote pour le ou les gènes à l'origine de la stérilité mâle.
14. Plante selon la revendication 13, telle que la stérilité mâle est monogénique .
15. Plante selon la revendication 14, telle que le gène de stérilité mâle est dominant
16. Plante selon la revendication 12, telle que ledit génotype mâle stérile est conféré par le gène de stérilité Ms7.
17. Cellule d'une plante de lactuca sativa hybride, caractérisée en ce qu'elle :
- présente un génotype mâle stérile hétérozygote, et est hétérozygote pour au moins un gène distinct conférant un phénotype détectable à la plante.
18. Cellule selon la revendication 17, telle que ledit génotype mâle stérile est d'origine nucléaire et que ladite cellule est hétérozygote pour le ou les gènes à l'origine de la stérilité mâle.
19. Cellule selon la revendication 18, telle que la stérilité mâle est monogénique.
20. Cellule selon la revendication 19, telle que le gène de stérilité mâle est dominant
21. Cellule selon la revendication 17, telle que ledit génotype mâle stérile est conféré par le gène de stérilité Ms7.
22. Population de graines selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, telle que ladite population comprend au moins 105 graines, de préférence au moins 106.
23. Population de graines selon la revendication 22, comprenant au moins 107 graines.
24. Population de graines de lactuca sativa comprenant au moins 40% de graines selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
25. Population selon la revendication 24, où les autres graines ne comprennent pas le gène de stérilité mâle.
26. Utilisation d'insectes de l'ordre des diptères à une concentration supérieure à 100 diptères par m2 ou à 25 diptères par m3 pour effectuer la pollinisation, dans un milieu fermé, de plantes Lactuca sativa mâles stériles, par des plantes mâles fertiles.
27. Utilisation selon la revendication 26, où les diptères sont présents à une concentration d'au moins 250 diptères par m2 ou d'au moins 75 diptères par m3.
28. Utilisation selon la revendication 26, afin d'obtenir des plantes Lactuca sativa hybrides.
29. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 26 à 28, où les plantes Lactuca sativa mâles stériles possèdent une stérilité mâle portée par un unique gène dominant, de préférence la stérilité mâle Ms7.
30. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 26 à 29, où les plantes mâles fertiles sont également des plantes Lactuca sativa, de préférence un cultivar.
31. Procédé d'obtention de graines Lactuca sativa hybrides, comprenant : - une étape de culture dans un milieu fermé, de plantes Lactuca sativa phénotypiquement mâles stériles utilisées en tant que parents « femelles » et de plantes Lactuca sativa phénotypiquement mâles fertiles utilisées en tant que parents « mâles », à proximité les unes des autres, l'un des deux parents présentant comme caractéristique supplémentaire le fait d'être homozygote pour un gène lui conférant un phénotype détectable autre que la stérilité mâle, l'autre parent ne portant pas ce gène ; - une étape de pollinisation par des diptères introduits dans le milieu fermé à l'époque de la floraison des plantes à une concentration supérieure à 100 diptères par m2 ou à 25 diptères par m3, de préférence au moins 250 diptères par m2 ou au moins 75 diptères par m3; et - une étape de récolte des graines produites par les plantes mâles stériles.
32. Procédé selon la revendication 31, où le second parent est également homozygote pour au moins un gène lui conférant un phénotype détectable autre que la stérilité mâle, non porté par l'autre parent.
33. Procédé selon la revendication 31 ou 32, où ladite concentration de diptères introduite est supérieure à 400 diptères par m2, de préférence supérieure à 500 diptères par m2.
34. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à 33 où lesdits diptères sont introduits sont forme de pupes
35. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à
34, où ledit milieu fermé est une enceinte hermétique aux insectes.
36. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à
35, où lesdits diptères sont des brachycères, de préférence des brachycères cyclorhaphes .
37. Procédé selon la revendication 36, où lesdits diptères appartiennent à la famille des Calliphorides ou des Muscidae .
38. Procédé selon la revendication 37, où lesdits diptères sont des Calliphora vomitaria, desCalliphora erythrocephala ou des Lucilia caesar.
39. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à
38, où dans le milieu fermé, le nombre de plantes mâles stériles est plus grand que le nombre de plantes mâles fertiles .
40. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à
39, où dans le milieu fermé, le nombre de plantes mâles stériles est d'au moins 2000, et le nombre de plantes mâles fertiles est d'au moins 1000.
41. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à
40, où l'introduction de diptères est renouvelée au moins une fois par semaine, durant 3 à 4 semaines.
42. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à
41, où la stérilité mâle des plantes utilisées en tant que parents femelles est d'origine monogénique, dominante et nucléaire, et où les plantes utilisées en tant que parents femelles sont obtenues par un procédé comprenant :
- une étape de croisement entre des plantes Lactuca sativa hétérozygotes pour un gène dominant de stérilité mâle nucléaire et des plantes Lactuca sativa mâles fertiles ne portant pas de gènes de stérilité, - une étape de culture des graines issues dudit croisement, et une étape d'élimination des plantes présentant un phénotype mâle fertile.
43. Procédé selon la revendication 42, où l'étape d'élimination des plantes présentant un phénotype mâle fertile est réalisée au moyen de la détection dans un échantillon de chacune des plantes de l'absence d'un marqueur moléculaire spécifique du gène dominant de stérilité mâle.
44. Procédé selon la revendication 42 ou 43, où la stérilité mâle des plantes utilisées en tant que parents femelles est conférée par le gène Ms7.
45. Procédé selon l'une quelconque des revendications 31 à 44 où le génome des plantes utilisées en tant que parents femelles comporte une séquence ADN double brin de 650 à 700 nucléotides dont les extrémités 5' de chacun des deux brins débutent par la séquence TGCGTTCCAC (SEQ ID N°l)
46. Population de graines susceptibles d'être obtenues selon l'une quelconque des revendications 31 à 45, comprenant au moins 105 graines, préférentiellement 106 graines et encore plus préférentiellement 107 graines.
47. Population de graines selon la revendication 46, telle que la MMS (masse de mille semences) soit supérieure d'au moins 10%, préférentiellement d'au moins 20% et encore plus préférentiellement d'au moins 30% à la MMS des graines obtenues par auto- fécondation des plantes Lactuca sativa mâles fertiles utilisées en tant que parents « mâles ».
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