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Publication director :
Olivier Martin

Editorial manager :
Rozenn Le Guyader

Webmaster :
Thierry Balliau

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Offre de stage de niveau M2 "Modélisation des conséquences évolutives de la compétition pour la lumière dans des populations composites de blé"

Durée : 6 mois à partir de janvier / février 2019

  • Gratification : environ 550 €/mois
  • Lieu du stage : UMR Génétique Quantitative et Évolution – Le Moulon, 91190 Gif-sur-Yvette et UMR EGCE, Campus CNRS, Avenue de la Terrasse, Gif-sur-Yvette
  • Encadrement : Équipe DEAP (Diversité Évolution et Adaptation des Populations), Emmanuelle Blanc (Doctorante) et Jérôme Enjalbert (Directeur de recherche INRA)

> Le sujet

Contexte

La diversité génétique intra-parcelle devrait jouer un rôle important dans la transition agroécologique : l’utilisation de mélanges variétaux ou de populations (sélection participative) peut améliorer l’adaptabilité des cultures dans des systèmes à bas niveaux d'intrants. Mais quelle diversité génétique assembler pour maximiser les performances de ces populations, et comment cette diversité conditionne-telle leur évolution? Pour répondre à ces questions et prendre en compte la complexité des interactions entre plantes, nous avons opté pour une approche par modélisation. Le présent sujet s’appuie sur un modèle architecturé d'écophysiologie (WALTer) couplé à un modèle de génétique des populations (GenoWalt) pour analyser l’évolution de la composition génétique et des performances de mélanges et populations au cours du temps.

Projet

WALTer est un modèle 3D individu-centré de développement de plante qui a été développé dans le cadre d’une collaboration écophysiologie/génétique (EcoSys - DEAP, Thèse C.Lecarpentier 2017). Ce modèle est conçu pour simuler la plasticité de tallage du blé : un même génotype peut produire un unique épi par plante à haute densité, jusqu’à plusieurs dizaines d’épis en plante isolée. Cette plasticité est basée sur des mécanismes dose-réponse qui modulent le tallage en fonction du voisinage et de la ressource lumineuse. Le bon fonctionnement du modèle WALTer a été validé pour différents degrés de compétition pour la lumière.

Un module de génétique des populations a récemment été développé, et couplé à WALTer. Il permet de simuler la ségrégation de marqueurs et QTLs, suivant un régime de reproduction allant de l’autogamie à l’allogamie, et avec des effets de dérive liés à la taille de la population.

L'objectif du stage sera donc d’explorer une large gamme d’assemblages de génotypes contrastés de blé (gamme de variation sur les paramètres écophysiologiques) pour analyser les déterminants de la performance et de l'évolution de populations hétérogènes. Les différents génotypes de la parcelle différeront sur certains traits clé de leur architecture aérienne, identifiés comme importants dans la compétition pour la lumière : hauteur, angle d'insertion foliaire, surface foliaire, tallage.

Méthodologies

Le travail de recherche comportera deux travaux complémentaires :

  • Une synthèse bibliographique sur l’architecture génétique des traits à modéliser chez le blé (hauteur, architecture foliaire),
  • La conduite de différentes simulations et leur analyse statistique.

La synthèse bibliographique servira de base à la simulation des caractères quantitatifs, afin d’avoir des paramétrages réalistes dans la cartographie des QTLs et la distribution de leurs effets.

Les simulations seront conçues suivant une approche d’analyse de sensibilité, ce qui permettra de tester les principaux déterminants de l’évolution des populations et de la construction de la valeur sélective en présence de compétition. Un plan de simulation numérique sera généré, puis les simulations seront effectuées puis analysées pour extraire des descripteurs synthétiques des pressions de sélection. Ces descripteurs seront mis en relation avec les paramètres des simulations (variabilité aux QTLs d’architecture des plantes).

Les résultats des simulations seront comparés à des données expérimentales disponibles dans l’équipe.

Référence

Lecarpentier C. 2017, Thèse : Plasticité de l’architecture aérienne du blé en réponse à la compétition pour la lumière au sein de cultures pures ou associations variétales : caractérisation expérimentale et développement 3D. Université Paris Sud Orsay.

> Profil requis

  • Élève Master 2 ou ingénieur (cursus génétique, amélioration des plantes, bioinformatique, biostatistiques, statistiques)
  • Goût prononcé pour l'utilisation de modèles, l’exploration de données et les analyses statistiques, pratique de Python et du logiciel R fortement recommandée.
  • Rigueur
  • Intérêt pour appliquer à des problématiques opérationnelles concrètes des méthodes numériques complexes

> Pour candidater

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