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1. Rio, Simon. Contributions to genomic selection and association mapping in structured and admixed populations : application to maize : Contributions à la sélection génomique et à la génétique d'association en populations structurées et admixées : application au maïs.

Degree: Docteur es, Sciences agronomiques, 2019, Paris Saclay

L'essor des marqueurs moléculaires (SNPs) a révolutionné les méthodes de génétique quantitative en permettant l'identification de régions impliquées dans le déterminisme génétique des caractères (QTLs) via la génétique d'association (GWAS), ou encore la prédiction des performances d'individus sur la base de leur information génomique (GS). La stratification des populations en groupes génétiques est courante en sélection animale et végétale. Cette structure peut impacter les méthodes de GWAS et de GS via des différences de fréquence et d'effets des allèles des QTL, ainsi que par des différences de déséquilibre de liaison (LD) entre SNP et QTL selon les groupes.Pendant cette thèse, deux panels de diversité de maïs ont été utilisés, présentant des niveaux différents de structuration: le panel “Amaizing Dent” représentant les lignées dentées utilisées en Europe et le panel “Flint-Dent” incluant des lignées dentées, cornées européennes, ainsi que des lignées admixées entre ces deux groupes.En GS, l'impact de la structure génétique sur la qualité des prédictions a été évalué au sein du premier panel pour des caractères de productivité et de phénologie. Cette étude a mis en évidence l'intérêt d'une population d'entraînement (TS) dont la constitution en matière de groupes génétiques est similaire à celle de la population à prédire. Assembler les différents groupes au sein d'un TS multi-groupe apparaît comme une solution efficace pour prédire un large spectre de diversité génétique. Des indicateurs a priori de la précision des prédictions génomiques, basés sur le coefficient de détermination, ont également été évalués, mettant en évidence une efficacité variable selon le groupe et le caractère étudié.Une nouvelle méthodologie GWAS a ensuite été développée pour étudier l'hétérogénéité des effets capturés par les SNPs selon les groupes. L'intégration des individus admixés à l'analyse permet de séparer les effets des facteurs responsables de l'hétérogénéité des effets alléliques: différence génomique locale (liée au LD ou à une mutation spécifique d'un groupe) ou interactions épistatiques entre le QTL et le fonds génétique. Cette méthodologie a été appliquée au panel “Flint-Dent” pour la précocité de floraison. Des QTL ont été détéctés comme présentant des effets groupe-spécifiques interagissant ou non avec le fonds génétique. De nombreux QTL présentant un profil original ont pu être mis en évidence, incluant des locus connus tels que Vgt1, Vgt2 ou Vgt3. Une importante épistasie directionnelle a aussi été mise en évidence grâce aux individus admixés, confortant l'existence d'interactions épistatiques avec le fonds génétique pour ce caractère.Sachant l'existence de cette hétérogénéité d’effets alléliques, nous avons développé deux modèles de prédictions génomiques nommées Multi-group Admixed GBLUP (MAGBLUP). Ceux-ci modélisent des effets groupe-spécifiques aux QTLs et sont adaptés à la prédiction d'individus admixés. Le premier permet d'identifier la variance génétique additionnelle créée par l'admixture (variance de… Advisors/Committee Members: Charcosset, Alain (thesis director).

Subjects/Keywords: Admixture; Coefficient de Détermination (CD); Prédiction génomique; Structure génétique; Gwas; Epistasie; Admixture; Coefficient of Determination; Genomic Prediction; Genetic Structure; Gwas; Epistasis

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APA (6th Edition):

Rio, S. (2019). Contributions to genomic selection and association mapping in structured and admixed populations : application to maize : Contributions à la sélection génomique et à la génétique d'association en populations structurées et admixées : application au maïs. (Doctoral Dissertation). Paris Saclay. Retrieved from http://www.theses.fr/2019SACLS097

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Rio, Simon. “Contributions to genomic selection and association mapping in structured and admixed populations : application to maize : Contributions à la sélection génomique et à la génétique d'association en populations structurées et admixées : application au maïs.” 2019. Doctoral Dissertation, Paris Saclay. Accessed September 17, 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS097.

MLA Handbook (7th Edition):

Rio, Simon. “Contributions to genomic selection and association mapping in structured and admixed populations : application to maize : Contributions à la sélection génomique et à la génétique d'association en populations structurées et admixées : application au maïs.” 2019. Web. 17 Sep 2019.

Vancouver:

Rio S. Contributions to genomic selection and association mapping in structured and admixed populations : application to maize : Contributions à la sélection génomique et à la génétique d'association en populations structurées et admixées : application au maïs. [Internet] [Doctoral dissertation]. Paris Saclay; 2019. [cited 2019 Sep 17]. Available from: http://www.theses.fr/2019SACLS097.

Council of Science Editors:

Rio S. Contributions to genomic selection and association mapping in structured and admixed populations : application to maize : Contributions à la sélection génomique et à la génétique d'association en populations structurées et admixées : application au maïs. [Doctoral Dissertation]. Paris Saclay; 2019. Available from: http://www.theses.fr/2019SACLS097

2. Cormier, Fabien. Nitrogen use efficiency inwheat in bread wheat (T. aestivum L.) : breeding & gene discovery : L'efficience d'utilisation de l'azote chez le blé tendre (triticum aestivum) : sélection et découverte de gènes.

Degree: Docteur es, Physiologie et Génétique Moléculaires, 2015, Université Blaise-Pascale, Clermont-Ferrand II

Dans un contexte de réduction des intrants agricoles, la création de variétés de blé qui utilisent l’azote de manière plus efficiente est aujourd’hui nécessaire. Cette thèse, issue d'un partenariat public-privé entre l'Institut National de la Recherche Agronomique et Biogemma, avait pour but d'apporter des outils nécessaires à la création de variétés répondant à cette exigence. Pour ce faire, nous avons analysé 225 variétés commerciales génotypées avec 24K SNP et testées dans huit combinaisons d’année, lieu et régime azoté. Nous avons montré que même si la sélection a amélioré l’efficience d’utilisation de l’azote en condition optimale et sub-optimale, ce progrès génétique doit être accéléré et mieux réparti entre les différents traits. Nous proposons pour cela de mixer sélection phénotypique et sélection assistée par marqueurs. Dans ce sens, nous avons développé une méthode pour définir les régions chromosomiques associées à nos 28 traits. Parmi les 333 régions identifiées, nous avons notamment localisé le gène NAM-A1 et avons pu caractériser ses variants naturels. Nous avons aussi montré que la sélection génomique pourrait être plus efficace si les SNP étaient présélectionnés en fonction de leurs significativités en génétique d’association multi-environnementale. Les réseaux d’interactions épistatiques furent aussi étudiés, mettant en évidence un sous-réseau particulièrement intéressant. Nos résultats et méthodes sont discutés au regard des stratégies d’amélioration variétale et de découverte de gènes. Des pistes de recherche complémentaires et des améliorations ont aussi été suggérées.

In a context of fertiliser reduction, breeding for enhanced nitrogen use efficiency in bread wheat is necessary. This PhD thesis resulting from private-public collaboration between the French National Institute for Agricultural Research and Biogemma aimed providing necessary tools. Analyses were conducted using a dataset of 225 commercial varieties genotyped with 24K SNP and tested in eight combinations of year, location, and nitrogen regimes. We showed that even if past selection increased nitrogen use efficiency at high and moderate nitrogen regimes, genetic progresses need to be accelerated and better balanced between traits. This could be achieved by mixing phenotypic and marker assisted selections. In this sense, we developed a method to define quantitative trait locus from genome-wide association study: 333 chromosomal regions involved in 28 NUE-related traits have been identified. The NAM-A1 gene was located in one of these regions and its natural variants were characterized. We also showed that genomic selection could be improved by pre-selecting SNP based on their significance in a multi-environmental genome-wide association study. Networks of epistasis interactions were also studied and an interesting sub-network was identified. Results and methods are discussed regarding breeding and gene discovery strategy. Further investigations and improvements are suggested.

Advisors/Committee Members: Praud, Sébastien (thesis director).

Subjects/Keywords: Azote; Blé; Epistasie; Génétiques quantitative; GWAS; NAM-A1; Sélection génomique; Triticum aestivum (L.); Nitrogen; Wheat; Epistasis; Quantitative genetics; GWAS; NAM-A1; Genomic selection; Triticum aestivum (L.)

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APA (6th Edition):

Cormier, F. (2015). Nitrogen use efficiency inwheat in bread wheat (T. aestivum L.) : breeding & gene discovery : L'efficience d'utilisation de l'azote chez le blé tendre (triticum aestivum) : sélection et découverte de gènes. (Doctoral Dissertation). Université Blaise-Pascale, Clermont-Ferrand II. Retrieved from http://www.theses.fr/2015CLF22574

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Cormier, Fabien. “Nitrogen use efficiency inwheat in bread wheat (T. aestivum L.) : breeding & gene discovery : L'efficience d'utilisation de l'azote chez le blé tendre (triticum aestivum) : sélection et découverte de gènes.” 2015. Doctoral Dissertation, Université Blaise-Pascale, Clermont-Ferrand II. Accessed September 17, 2019. http://www.theses.fr/2015CLF22574.

MLA Handbook (7th Edition):

Cormier, Fabien. “Nitrogen use efficiency inwheat in bread wheat (T. aestivum L.) : breeding & gene discovery : L'efficience d'utilisation de l'azote chez le blé tendre (triticum aestivum) : sélection et découverte de gènes.” 2015. Web. 17 Sep 2019.

Vancouver:

Cormier F. Nitrogen use efficiency inwheat in bread wheat (T. aestivum L.) : breeding & gene discovery : L'efficience d'utilisation de l'azote chez le blé tendre (triticum aestivum) : sélection et découverte de gènes. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université Blaise-Pascale, Clermont-Ferrand II; 2015. [cited 2019 Sep 17]. Available from: http://www.theses.fr/2015CLF22574.

Council of Science Editors:

Cormier F. Nitrogen use efficiency inwheat in bread wheat (T. aestivum L.) : breeding & gene discovery : L'efficience d'utilisation de l'azote chez le blé tendre (triticum aestivum) : sélection et découverte de gènes. [Doctoral Dissertation]. Université Blaise-Pascale, Clermont-Ferrand II; 2015. Available from: http://www.theses.fr/2015CLF22574

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