Etude de la différenciation génétique de Coffea liberica Hiern : cartographie génétique du croisement interspécifique Coffea liberica X C. Canephora, recherche de QTL

par Amidou N'Diaye

Thèse de doctorat en Biologie des systèmes intégrés

Sous la direction de Michel Noirot.

Soutenue en 2004

à Montpellier, ENSA .


  • Résumé

    L'espèce Coffea canephora (Robusta), largement cultivée dans plusieurs pays en développement, n'est pas appréciée des consommateurs du fait de son goût amer et de sa forte teneur en caféine. L'effondrement des cours du Robusta sur le marché international fragilise l'économie des pays qui en ont fait leur principal produit d'exportation. Dans le souci de rendre le Robusta plus compétitif, C. Canephora a été croisée avec d'autres espèces de caféiers africains dont C. Liberica Hiern. Cette espèce présente une forte granulométrie et une teneur en caféine relativement faible. De plus, contrairement à C. Canephora, elle fructifie sur du « vieux bois» et les fruits mûrissent de manière groupée. Cela facilite la récolte et permet d'avoir du café de bonne qualité. Dans un premier temps, nous avons essayé de mieux comprendre la distribution de la diversité au sein de l'espèce C. Liberica Hiern. L'étude de différenciation génétique, combinant données morphologiques et marqueurs moléculaires, a mis en évidence deux groupes génétiques (liberica et dewevrei) distincts au sein de Coffea liberica Hiern, avec un niveau de différenciation supérieur à une différenciation intraspécifique. La faible fertilité de leurs hybrides FI corrobore l'idée d'une différenciation génétique suffisamment grande pour les considérer comme des espèces différentes (c. Liberica et C. Dewevrei) avec un flux génique réduit entre elles. Le comportement en croisement a été évalué au travers du croisement interspécifique C. Liberica x C. Canephora. La carte génétique obtenue comprend 84 marqueurs (80 AFLP et 4 ISSR) répartis sur 16 groupes de liaison. Elle a une longueur de 1301,4 cM et couvre 81% du génome. Un tiers des marqueurs cartographiés est affecté par une distorsion de ségrégation et 36% du total (131) des marqueurs générés sont restés génétiquement indépendants (non liés). Cette carte nous a permis de rechercher les régions du génome impliquées dans la variation de caractères quantitatifs discriminants entre les deux espèces. Deux QTL ont été détectés pour la variation de la forme du fruit, dont l'un serait un QTL majeur à effet pléiotropique (ou fortement lié à un autre QTL), impliqué également dans la variation de la forme de la graine. Un autre QTL a été mis en évidence dans la variation de la taille du disque du fruit. Face aux différents problèmes rencontrés dans la construction de la carte LIBxCAN, une méthode de simulation a été mise au point pour l'exploitation des cartes génétiques partielles. Elle a permis de montrer que: i) le taux. De marqueurs indépendants décroît de façon exponentielle avec l'augmentation du nombre de marqueurs analysés en ségrégation, ii) le nombre de groupes de liaison augmente jusqu'à un maximum, puis décroît pour tendre vers le nombre haploïde de chromosomes de l'espèce, iii) la longueur de la carte augmente avec le nombre de marqueurs cartographiés jusqu'à un maximum, selon une fonction logistique. Ces modèles prédictifs permettent d'estimer, à partir d'une carte de liaison partielle, le nombre de marqueurs nécessaires pour obtenir une carte génétique dense et couvrant une certaine proportion du génome. Elles ont également mis en évidence certaines différences entre les croisements interspécifiques.

  • Titre traduit

    Gentic differentiation of Coffea liberica Hiern : genetic mapping of the interspecific cross between Coffea liberica and C canephora QTLs analysis


  • Résumé

    Coffea canephora species (Robusta), grown in a major extent in several developing countries, is not appreciated by consumers because of its bitterness and its high caffeine content. The international drop in prices of Robusta lessen the economy of countries for which, it's the major exportation product. Ln order to improve Robusta quality, interspecific crosses were performed. On C. Canephora, involving African coffee diploid species of which C. Liberica Hiern. This species is of interest in C. Canephora breeding programs for its clustered fruit maturation, high seed weight and low caffeine content. Moreover, C. Liberica yield fruits on "old wood". C. Liberica Hiem genetic differentiation, combining morphological data and molecular markers, showed two distinct genetic groups (liberica and. Dewevrei). The observed differentiation was higher than intraspecific differentiation. Their weak FI hybrids fertility suggests considering them as two different species (C. Liberica and C. Dewevrei) with reduced gene flow. Genetic map of the interspecific cross C. Liberica x C. Canephora consisted of 84 markers (80 AFLP and 4 ISSR) distributed into 16 linkage groups. Its length was 1301. 4 CM equivalent to 81 % of genome coverage. A third of mapped markers showed segregation distortion and 36% of the total (131) markers remained unlinked. QTLs analysis revealed implication of certain map area in discriminate characters variation. Two QTLs were associated to fruit shape variation. One of these QTLs could be a major QTL with pleiotropic effect (or closely linked to another QTL), also involved in seed shape variation. Another QTL was detected for fruit disc diameter. Because of problems in constructing LIBxCAN map, a simulation method was performed for partial genetic map exploitation. It showed that: i) percentage of unlinked markers decreases according to exponential function with analysed markers number, ii) linkage group number increase to a maximum before decreasing toward the species haploid chromosome number, iii) map length increases with additional markers according to logistic function. These prediction models allow markers numbers estimation for a dense map with a given genome coverage. They also pointed out some differences between interspecific genetic map.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 157 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 210 réf.

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