Durée : 6 mois (minimum) le stage pourra débuter entre mi-janvier et mi-avril 2025
Nom de l'entreprise ou du laboratoire : CIRAD, AGAP Institut, équipe Structure et Evolution des Génomes (SEG)
Adresse où se déroulera le stage : Campus de Lavalette - Avenue Agropolis - 34398 Montpellier
Responsable du stage : Olivier Garsmeur (garsmeur@cirad.fr)
Co-encadrants : Simon Rio (simon.rio@cirad.fr) ; Angélique D’Hont  (dhont@cirad.fr)
Montant des indemnités de stage : environ 550€/mois

Mots clés : Bioinfomatique, Analyse de séquences, Design de marqueurs diagnostiques, diversité génétique canne à sucre
 

Sujet du stage :

Les cultivars modernes de canne à sucre (Saccharum sp.) présentent un génome particulièrement complexe, hautement polyploïde (2n= 12X = 120) et sont issus d’hybridations interspécifiques entre l’espèce domestiquée sucrée Saccharum officinarum et l’espèce sauvage Saccharum spontaneum.
Les travaux de l’équipe équipe, qui s’appuient sur des approches de génomique, de cytogénétique et de génétique quantitative, ont permis de mieux comprendre la structure et l’origine de ce génome complexe (Garsmeur et al. 2018 ; Piperidis & D’Hont 2020 ; Pompidor et al. 2021) et de repérer des régions impliquées dans le déterminisme génétique de caractères d’intérêt agronomique. Nous avons récemment produit une séquence de référence du génome du cultivar R570 (Healey et al, 2024) et des données de séquençage WGS (Whole genome sequence) de 300 accessions représentatives de la diversité du genre Saccharum. L’exploitation de ces nouvelles ressources et le développement d’un pipeline basé sur l’analyse de la distribution des k-mers répétés a permis de définir des ensembles de k-mers représentatif des espèces ou sous-groupes d’espèces. Par ailleurs, nous avons réalisé des études d’association (GWAS) qui ont permis d’identifier plusieurs locus de caractères quantitatifs (QTL) portant des allèles de polymorphisme d'un seul nucléotide (SNP) de résistance à la rouille orangée (Dijoux et al, 2024).

Les objectifs de ce stage consisteront à exploiter les ressources produites pour développer :

• des marqueurs de type KASP (Kompetitive allele specific PCR) ciblant les allèles (SNP) de résistance à la rouille orangée.
Le design des amorces KASP sera guidé en exploitant les données WGS alignés sur la référence et en explorant les régions génomiques encadrant les SNP candidats.

• des marqueurs diagnostiques PCR (ou KASP) de certains sous-groupes d’espèces.
Le développement de ces marqueurs sera réalisé en exploitant le polymorphisme observé, soit sur la base des ensembles de k-mers répétés représentatif des sous-groupes, soit sur le polymorphisme SNP observé entre sous-groupes d’espèces.

Les marqueurs seront testés au laboratoire par une technicienne de l’équipe. Le(a) stagiaire pourra s’impliquer dans ces expérimentations si il/elle est intéressé(e).

Compétences et connaissances souhaitées :
• langage de programmation (perl, python ou R)
• connaissances en génomique 
• traitement de données de séquençage

Quelques références clés de l’équipe en lien avec le stage proposé :

Healey, A.L., Garsmeur, O., Lovell, J.T. et al. (2024) The complex polyploid genome architecture of sugarcane. Nature 628, 804–810. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07231-4

Dijoux J, Rio S, Hervouet C, Garsmeur O et al. (2024) Unveiling the predominance of Saccharum spontaneum alleles for resistance to orange rust in sugarcane using genome-wide association. Theor Appl Genet. 2024 Mar 13;137(4):81. https://doi.org/10.1007/s00122-024-04583-3

Piperidis, N. and D’Hont, A. (2020) Sugarcane genome architecture decrypted with chromosome-specific oligo probes. Plant J, 103: 2039-2051. https://doi.org/10.1111/tpj.14881

Garsmeur, O., Droc, G., Antonise, R. et al. (2018) A mosaic monoploid reference sequence for the highly complex genome of sugarcane. Nat Commun 9, 2638. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05051-5

Site web :
https://umr-agap.cirad.fr/nos-recherches/equipes-scientifiques/structure-et-evolution-des-genomes