au service des recherches sur le bois, l arbre et la forêt.

Dimension: px

Commencer à balayer dès la page:

Download "au service des recherches sur le bois, l arbre et la forêt."

Amaury Sergerie
il y a 8 ans
Total affichages :

1 Xylomic au service des recherches sur le bois, l arbre et la forêt. Rémy Petit & Camille Lepoittevin

2 Xylomic Une des 6 plateformes de Xyloforest Fitl Fait le lien forêt arbre bois fibre b fib Forêt Deux unités impliquées : UMR BIOGECO (INRA & Univ. Bordeaux 1) UR AGPF (INRA Orléans) Arbre Bois Fibre

3 Contexte Variations de l environnement Génotypes, base des programmes d amélioration génétique Bois Cernes d accroissement, comprendre la croissance Résistance à la cavitation, comprendre la tolérance à la sécheresse

Cernes d accroissement, comprendre la croissance

4 Le contexte

5 Le contexte Juniperus monosperma Pinus edulis Octobre 2002 May 2004 Breshears et al 2009 ; Allen et al 2010

6 Comprendre : Objectifs les déterminants environnementaux et génétiques de la variabilité du bois. les processus biologiques et écologiques impliqués dans l élaboration du bois. Identifier des génotypes performants pour la sylviculture, en se basant sur le programme d amélioration à long terme.

les processus biologiques et écologiques impliqués dans l élaboration du

7 L ambition Lambition de Xylomic Construire une plateforme ltf technique de classe mondiale sur la génomique des arbres et le phénotypage fin des propriétés du bois et du fonctionnement des arbres.

8 Objectifs spécifiques Analyses génomiques : Projet Génome Transcriptome : extraction d ADN (>10, individus), id génotypage robotisé, séquençage 3 ème génération Analyses phénotypiques : projet Genobois : propriétés chimiques (SPIR), micro densitométrie (Rayon X), xylologie, dendroécologie à haut débit projet Caviplace : résistance à la sécheresse par étude de la cavitation

phénotypiques : projet Genobois : propriétés chimiques (SPIR), micro densitométrie (Rayon X),

11 Génotypage Extraction d ADN végétal PCR, qpcr, robots pipeteurs Génotypage SNP (BeadXpress, Illumina) Génotypage microsatellites : individus génotypés en 2009, en 2010 Bioinformatique i associée > individus en 2010 (x384 SNPs) Spécificité : haut débit d analyses, faible taux d erreurs Plateau technique au cœur du Réseau d Excellence Européen EVOLTREE Perspectives : Nouveaux locaux EquipEx 19 janvier 2011 Présentation de la Plateforme Génome Transcriptome PAGE 11

000 individus en 2010 (x384 SNPs) Spécificité : haut débit d analyses, faible taux d erreurs Plateau technique au cœur du

12 Séquençage Extraction automatisée d ADN PCR, robots pipeteurs Séquençage Sanger Recherche de mutations Dosage génique Très bonne implantation locale (nombreux utilisateurs t ; séquences en 2008, en 2009) Séquençage nouvelle génération Bioinformatique associée Genome Analyzer d Illumina 19 janvier 2011 Présentation de la Plateforme Génome Transcriptome PAGE 12

13 Nouveaux équipements Système de génotypage haut débit (>3000 génotypes/jour) Reconstruction ti de pédigrées, traçabilité, SAM

15 La structure GénoBois 2 sites : INRA Orléans INRA Bordeaux Pierroton 3 unités de rattachement : oagpf obiogeco oue GBFor Orléans 4 entités d expérimentation : o Laboratoire danalyses d Analyses Biochimiques o Atelier Bois Ardon o Atelier Qualité du Bois Pierroton o Laboratoired Histologie Orléans (AGPF, UE) Labo de Biochimie Atelier Bois Labo d Histologie Pierroton (BIOGECO) Atelier QB

Analyses Biochimiques o Atelier Bois Ardon o Atelier Qualité du Bois Pierroton o Laboratoired

16 Les prestations : Laboratoire de Biochimie Extractions : Polyphénols sur bois + tout organe plante Sucres solubles Dosage et analyse polyphénols : HPLC DO 280 nm (Polyphénols totaux) Réactif Folin (Polyphénols totaux) Réactif DMACA (Flavanols) Dosage des sucres solubles (méthode enzymatique)

: HPLC DO 280 nm (Polyphénols totaux) Réactif Folin (Polyphénols totaux)

17 Les prestations : Ateliers Bois Ardon et QB Préparation d échantillons Découpe / sciage Polissage et broyage Préparation de cubes normalisés pour les études de retrait Spectrométrie PIR : Acquisition de spectres PIR Mise au point de modèles de calibration pour l évaluation indirecte de la composition chimique du bois Microdensitométrie : Dérésinage de planchettes et radiographie RX Analyse d images sous Windendro, acquisition des profils microdensitométriques

point de modèles de calibration pour l évaluation indirecte de la composition chimique du bois Microdensitométrie :

18 Les prestations : Laboratoire d Histologie Préparation des échantillons : Prélèvement et fixation aldéhydique Inclusion en paraffine, en résines Microtomie : réalisation de coupes Aumicrotomesur matériel frais, sur matériel inclus Au cryostat sur matériel congelé A l ultramicrotome : coupes semi fines et ultra fines Traitements des coupes Coloration de coupes semi fines sur matériel inclus ou non inclus Contraste de coupes ultra fines Localisation par immunomarquage Détection histochimique du gène rapporteur GUS sur matériel transgénique Observations et analyses Observations en microscopie photonique Prise de photos numériques Interprétation et annotation des images

Traitements des coupes Coloration de coupes semi fines sur matériel inclus ou non inclus Contraste de coupes ultra fines Localisation par immunomarquage Détection

19 Unités de mesure, débits Individu Niveaux de mesure Unité de croissance Tissus/cellules - + Mesures anatomiques Mesures chimiques Mesures physiques Débit annuel (# d échantillons) : Activités principalement liées aux programmes d amélioration des unités AGPF et BIOGECO. Point limitant : broyage des échantillons vers une automatisation

: 10-100 100-1000 1000-4000 Activités principalement liées aux programmes d amélioration

20 Automatisation des analyses Robots pour l automatisation des broyages : de bois pour l analyse des propriétés chimiques (SPIR) d aiguilles, de feuilles pour l extraction d ADN Augmentation des débits Méthode actuelle

21 Exemples de projets Programmes d amélioration génétique pin, peuplier, eucalyptus Profils microdensitométriques Analyse SPIR de la teneur en extractibles, en cellulose et lignines du bois Mise en évidence et évaluation du bois de tension par SPIR Optimiser les critères de sélection pour l amélioration génétique du peuplier exploité en TCR mise au point de modèle de calibration SPIR pour l évaluation de la cellulose et des lignines Partenariat avec la tonnellerie Radoux ( ) : Extraction et analyse des ellagitannins du bois de chêne Modèle calibration SPIR pour l évaluation en routine sur la chaine de production des propriétés tanniques du bois.

22 Automatisation des analyses Robots pour l automatisation des broyages : de bois pour l analyse des propriétés chimiques (SPIR) d aiguilles, de feuilles pour l extraction d ADN Augmentation des débits Méthode actuelle

23 Embolised vessel Embolised vessel Non functional vessel Functional vessel Plateau Caviplace Ψ= 1MPa meniscus Ψ= 1,5 MPa Ψ= 2 MPa Ψ= 2,5 5MPa Tyree and Zimmermann 2002 «Xylem Structure and the Ascent of Sap»

24 Exemple du prototype CAVITRON CAVITRON_EX

25 1. La plateforme permettra de mesurer un grandnombred espèces nombre d espèces : exemple des conifères (109 espèces mesurés) Dacryocarpus dacrylioides Metasequoia Pinus cembra Pinus albicaulis Pinus sylvestris Taiwana cryptomerioides Chamaecyparis pisifera Cunninghamia lanceolata Abies lasiocarpa Abies grandis Picea abies Pseudotsuga menziesii Chamaecyparis obtusa Pinus flexibilis Pinus pinaster Pinus mugo Sequoiadendron giganteum Tsuga canadensis Pinus ponderosa Pinus contorta Sciadopitys verticillata Abies alba Pinus edulis Cryptomeria japonica Chamaecyparis lawsoniana Abies pinsapo Pseudolarix amabilis Pinus ucinata Picea engelmannii Thuya plicata Larix occidentalis Tsuga chinensis Larix decidua Pinus radiata Sequoia sempervirens Ginko biloba Pinus halepensis Torreya grandis fortune Cedrus atlantica Chamaecyparis Thujopsis dolobrata Torreya nucifera Juniperus communis Torreya californica Taxus brevifolia Taxus baccata Cephalotaxus harringtonii Cedrus deodora Cephalotaxus fortunei Cupressus torulosa Juniperus osteosperma Platycladus orientalis Callitris rhomboidea Juniperus scopulorum Cupressus dupreziana Cupressus sempervirens Actinostrobus pyramidalis Cupressus glabra Callitris gracilis Callitris preissii Callitris collumellaris Grande variabilité pour la P 50 J i t de 2.9 MPa (Metasequoia) à 16.1 MPa (Callitris) Xylem pressure inducing 50% loss of conductance

26 2. La plateforme permettra de mesurer un grand nombre de populations et de génotypes Indentification de géntoypes plus tolérants à la sècheresse : exemple chez le pin maritime; héritabilité, recherche de QTL p=0. a a Bayubas Coca a Oria a San-Cipriano a Mimizan a Tamrabta -4,3-3,8-3,33 P 50 (MPa)

27 3. La plateforme permettra de faire le lien avec le lien de l anatomie lanatomie duxylème pourcomprendre le mécanisme de cavitation Observations micro anatomiques Anatomie du xylème Mécanisme de cavitation ti

28 Exemples d équipement Prototype pour caractériser la résistance à la sécheresse (cavitron) en relation avec l anatomiedu lanatomie bois Phénotypage des capacités photosynthétiques et hydrauliques en conditioncontrôléecontrôlée

29 Mise en œuvre Génome Transcriptome : Cestas o o 1 IR + 1AI 1,36 M d investissements Génobois: Cestas & Olé Orléans o 0,48 M Caviplace : Talence o 039M 0,39

30 Exemple de projet en cours Projet NOVEL TREE Breeding strategies, FP /05/ /04/ partenaires publics et privés, 4.1 M Objectifs (Pin maritime, Pin sylvestre, Epicea, Peuplier) : Trouver des critères de sélection adaptés à la foresterie durable Développer des outils de phénotypage et de génotypage haut débit Identifier des polymorphismes alléliques liés à des caractères d intérêt Concevoir de nouvelles stratégies d amélioration génétique Optimiser le déploiement des nouvelles variétés

31 Exemple de projet en cours Projet NOVEL TREE Breeding strategies, FP /05/ /04/ Réalisations : Phénotypage : 1800 arbres du programme d amélioration Pin maritime mesurés pour les propriétés p chimiques et mécaniques du bois et pour la croissance mesure de la cavitation sur 200 arbres d un pedigree de cartographie Génotypage : Détection ~ mutations dans le génome des populations p Aquitaines de pin maritime Génotypage pour ~1000 géniteurs du programme d amélioration Analyses en cours : Etude des interactions génotype environnement Recherche de marqueurs moléculaires impliqués dans la variation de la tolérance à la sécheresse, de la qualité du bois, de la croissance Réflexion sur les méthodes de sélection adaptées à des objectifs multiples

32 Derrière les chiffres, des femmes et des hommes Fanny Demay Sarah Monllor Joanna Jorly Jennifer Dupiot Camille Lepoittevin Cécile Brés Virginie Garcia Philippe Chaumeil Christophe Boury Geneviève Freyburger Johann Petit Franck Salin Christophe Hubert Rémy Petit 19 janvier 2011 Présentation de la Plateforme Génome Transcriptome PAGE 32

Documents pareils

Génétique et génomique Pierre Martin

Génétique et génomique Pierre Martin Principe de la sélections Repérage des animaux intéressants X Accouplements Programmés Sélection des meilleurs mâles pour la diffusion Index diffusés Indexation simultanée