Nouvelles données sur la biologie du cacaoyer (Theobroma cacao L. ) : diversité des populations, système d'incompatibilité, haploides spontanés : leurs conséquences pour l'amélioration génétique de cette espèce

New information on cocoa tree biology (Theobroma cacao l. ) : population's diversity, incompatibility system, spontaneous haploids. Consequences on this specis genetic improvement

• Auteur / Autrice : Claire Lanaud
• Direction : Jean Pernès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences naturelles. Amélioration des plantes
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Haploïdie

Variabilité génétique

Cacaoyer

Mots clés libres

Système d'incompatibilité

Marqueurs enzymatiques

Résumé

Plusieurs aspects de la biologie du cacaoyer impliqués dans son amélioration ont été abordés dans cette étude. Les techniques d'électrophorèse enzymatique ont été développées pour acquérir de nouveaux marqueurs génétiques, et ont permis d'identifier 9 loci polymorphes représentant 31 allèles possibles. Les études de diversité, faites sur différentes populations de cacaoyers sauvages et cultivés de provenances variées, ont montré la variabilité importante rencontrée dans l'espèce, et notamment parmi celles originaires de Haute Amazonie, ainsi que l'originalité d'autres populations. Des premières observations ont pu être faites sur la fixation possible, et plus ou moins complète de certains allèles dans de vraies populations sauvages observées en Guyane et au Venezuela. L'étude du fonctionnement du système d’incompatibilité, de type garréto-sporophytique, met en évidence la nature quantitative de la réaction d'incompatibilité: les interactions, créées par un mélange de pollen compatible et incompatible, en traînent une levée partielle de la réaction d’incompatibilité. Leur intensité dépend à la fois de la nature génétique et des proportions d'allopollen compatible et d'autopollen incompatible apportés en mélange sur les fleurs. En champs semenciers biclonaux où de telles pollinisations mixtes sont fréquentes, nous avons pu observer à l'aide des marqueurs enzymatiques, des taux souvent élevés de fèves, issues de l'autofécondation des géniteurs habituellement auto incompatibles lorsqu'ils ne sont pollinisés, de façon contrôlée, qu’avec leur propre pollen. L'étude des haploïdes spontanés de cacaoyer montre que leur origine est en partie liée à un phénomène de semigamie. A l’état haploïde doublé, des effets défavorables, dus probablement à leur état homozygote, peuvent se manifester sur tous les caractères, mais ne semblent pas être transmis aux descendants. Les haploïdes doublés issus d'un même génotype hétérozygote sont très variables et permettent la sélection de géniteurs plus performants que le parent d'origine; cependant, leur utilisation dans les pr0granmes d’amélioration se heurte encore à l'absence d'une méthode d'obtention d'haploïdes plus efficace. Ces résultats apportent des informations à la fois pour l'orientation des schémas de sélection et la diffusion du matériel végétal sélectionné; ils mettent l'accent sur la faible part de diversité génétique exploitée jusqu'à présent, et sur l'originalité du système d’incompatibilité chez le cacaoyer; ils montrent la nécessité d'un contrôle rigoureux des phénomènes d'incompatibilité dans les conditions naturelles de champs semencier, si l'on veut valoriser au maximum les sélections faites. Enfin, ils permettent une meilleure connaissance de la structure des populations et des conséquences que cela implique pour la gestion des ressources génétiques de cette espèce.

Some aspects of the biology of cocoa tree were studied for their breeding implications. Isozymes electrophoresis was developed to obtain new genetic markers. 9 polymorphic loci and 31 alleles were identified. Studies on the diversity between wild and cultivated populations from various origins revealed large species variability, particularly among Upper Amazon populations. A study on the mechanisms of incompatibility showed different levels of expression when a mixture of incompatible and compatible pollen was used, a partial inhibition of incompatibility, due to their interactions, was observed. The degree of inhibition depended both on the genetic constitution and on the relative proportions of compatible and incompatible pollen mixed on the flowers. In hybrid seeds gardens, where mixed pollinations were frequent, the use of isozymes demonstrated a high level of self-fertilized seeds in progenitors usually incompatible when only pollinated with their own pollen. The origin of spontaneous haploids depended partially on semigamy. Probably due to hamozygosity, depressive effects appeared in many characteristics for doubled haploids, but this was not transmitted in progeny. Different doubled haploid were obtained from a heterozygous genotype thus allowing the opportunity to choose better progenitors than the parent. Meanwhile the use of haploids in a breeding program was limited by a lack of efficiency to obtain them. Results obtained gave information to design new breeding schemes and to assure the multiplication of selected seeds. They emphasize the small part of the genetic diversity of cocoa tree used hitherto. Because of the originality of incompatibility system and in order to valorize cocoa breeding a rigorous control in biclonal seeds gardens must be applied. A better knowledge of population genetics was obtained and consequences for genetic resources management for this species were discussed.