Étude de la diversité et de l’évolution des espèces du genre coffea : quelles applications en sélection ?

Diversity and evolution studies of coffea genus : which applications in selection?

• Auteur / Autrice : Eva Nathalie Raharimalala
• Direction : Dominique Crouzillat, Romain Guyot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 09/07/2021
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nestlé Research Center
• Jury : Président / Présidente : Maria Manzanares-Dauleux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patricia Faivre Rampant, Patrice This
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Barre

Mots clés

Mots clés libres

Coffea

Diversité morpho-Phénologique

Phylogénie

Caféine

Hybrides

Coffea

Morpho-Phenological diversity

Phylogeny

Caffeine

Hybrids

Résumé

Deux genres voisins Coffea et Psilanthus incluant 141 espèces sont à l’origine des caféiers dont seulement deux (C. arabica et C. canephora) sont cultivées. Une meilleure connaissance de la diversité et de l’évolution des espèces sauvages peut permettre d’optimiser la sélection.Au niveau morpho-phénologique, les caféiers Malgaches montrent une grande diversité des caractères comme la longueur du cycle de maturation des fruits qui varie de 3 à 12 mois en fonction de leur distribution écologique.Au niveau évolutif, deux types de chloroplastes, Coffea et Psilanthus, ont été identifiés au sein du genre Coffea. Ils sont probablement transmis par des mécanismes tels que la rétention de polymorphismes ancestraux dus à un tri incomplet des lignées ou l'hybridation interspécifique suivie d’homoploïdie.Les caféiers montrent une diversité de la présence de la caféine. Produit par les caféiers cultivés et la majorité des espèces africaines, la caféine est absente des espèces des îles de l’océan indien. Chez C. humblotiana, nous avons démontrer que l’absence de la caféine est liée à l’absence d’une région de 76 Kb portant le gène de la caféine synthase (DXMT). Finalement nous avons démontrer que les hybrides Ratelo tétraploïdes interspécifiques entre C. arabica et des espèces sauvages diploïdes peuvent suppléer la culture de l’Arabica qui est mal adaptée aux conditions pédoclimatiques de Madagascar.Ensemble, ces différentes études permettent de comprendre le genre Coffea et de commencer à utiliser ces ressources génétiques en amélioration face aux défis comme la tolérance à la rouille, le changement climatique et la demande des consommateurs pour des cafés avec des signatures organoleptiques exceptionnelles.

Two related genus Coffea and Psilanthus including 141 species are at the origin of Coffea classification, which only two (C. arabica and C. canephora) are cultivated. More knowledge of the diversity and evolution of wild species can help to optimize the selection.At the phenological level, Madagascan coffee trees show a great diversity of characters such as the length of the fruit ripening cycle, which varies from 3 to 12 months depending on their ecological distribution.At the evolutionary level, two types of chloroplasts, Coffea and Psilanthus, have been identified within the genus Coffea. They are probably transmitted by mechanisms such as retention of ancestral polymorphisms due to incomplete lineage sorting or interspecific hybridization leading to homoploidy.Coffea species show a diversity of the presence of caffeine. Produced by cultivated coffee trees and the majority of African species, caffeine is absent from species from the Indian Ocean islands. In C. humblotiana, we recently found that the absence of caffeine is linked to the absence of a 76 Kb region carrying the caffeine synthase (DXMT) gene.Finally, we discovered that the interspecific Ratelo tetraploid hybrids between C. arabica and diploid wild species could supplement the Arabica cultivation, which is poorly adapted to the pedoclimatic conditions of Madagascar.All these different studies make it possible to understand the Coffea genus and to start using these genetic resources for breeding facing the challenges such as rust tolerance, climate change and consumer demand for coffees with exceptional organoleptic signatures.