1. Dissecting genetic architecture of grape proanthocyanidin composition through quantitative trait locus mapping
- Author
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Yung-Fen Huang, Frédéric Véran, Loïc Le Cunff, Agnès Doligez, Cécile Morel, Yves Bertrand, Nancy Terrier, Alexandre Fournier-Level, Valérie Miralles, Véronique Cheynier, Aurélie Canaguier, Jean-Marc Souquet, Patrice This, Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Sciences Pour l'Oenologie (SPO), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Department of Ecology and Evolutionary Biology, Brown University, Géno-vigne® (UMT Géno-vigne®), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut Français de la Vigne et du Vin (IFV)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Unité de recherche en génomique végétale (URGV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Architecture et Fonctionnement des Espèces Fruitières [AGAP] (AFEF), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), and Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
- Subjects
0106 biological sciences ,Candidate gene ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,Quantitative Trait Loci ,Plant Science ,Berry ,Biology ,Quantitative trait locus ,01 natural sciences ,Anthocyanidin reductase ,03 medical and health sciences ,lcsh:Botany ,Proanthocyanidins ,Vitis ,Cultivar ,Allele ,030304 developmental biology ,2. Zero hunger ,Genetics ,0303 health sciences ,Chromosome Mapping ,food and beverages ,Genetic architecture ,lcsh:QK1-989 ,Epistasis ,Research Article ,010606 plant biology & botany - Abstract
Background Proanthocyanidins (PAs), or condensed tannins, are flavonoid polymers, widespread throughout the plant kingdom, which provide protection against herbivores while conferring organoleptic and nutritive values to plant-derived foods, such as wine. However, the genetic basis of qualitative and quantitative PA composition variation is still poorly understood. To elucidate the genetic architecture of the complex grape PA composition, we first carried out quantitative trait locus (QTL) analysis on a 191-individual pseudo-F1 progeny. Three categories of PA variables were assessed: total content, percentages of constitutive subunits and composite ratio variables. For nine functional candidate genes, among which eight co-located with QTLs, we performed association analyses using a diversity panel of 141 grapevine cultivars in order to identify causal SNPs. Results Multiple QTL analysis revealed a total of 103 and 43 QTLs, respectively for seed and skin PA variables. Loci were mainly of additive effect while some loci were primarily of dominant effect. Results also showed a large involvement of pairwise epistatic interactions in shaping PA composition. QTLs for PA variables in skin and seeds differed in number, position, involvement of epistatic interaction and allelic effect, thus revealing different genetic determinisms for grape PA composition in seeds and skin. Association results were consistent with QTL analyses in most cases: four out of nine tested candidate genes (VvLAR1, VvMYBPA2, VvCHI1, VvMYBPA1) showed at least one significant association with PA variables, especially VvLAR1 revealed as of great interest for further functional investigation. Some SNP-phenotype associations were observed only in the diversity panel. Conclusions This study presents the first QTL analysis on grape berry PA composition with a comparison between skin and seeds, together with an association study. Our results suggest a complex genetic control for PA traits and different genetic architectures for grape PA composition between berry skin and seeds. This work also uncovers novel genomic regions for further investigation in order to increase our knowledge of the genetic basis of PA composition.
- Published
- 2012
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