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

Lanaud Claire. 1987. Nouvelles données sur la biologie du cacaoyer (Theobroma cacao L.) : diversité des populations, système d'incompatibilité, haploïdes spontanés. Leurs conséquences pour l'amélioration génétique de cette espèce. Orsay : Université de Paris-Sud, 314 p. Thèse de doctorat : Amélioration des plantes : Université de Paris-Sud

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Abstract : 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 Vénézuela. L'étude du fonctionnement du système d'incompatibilité, de type gaméto-sporophytique, met en évidence la nature quantitative de la réaction d'incompatibilité : les interactions, créées par un mélange de pollen compatible et incompatible, entraînent 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 polIinisations mixtes sont fréquentes, nous avons pu observer à l'aide des marqueurs enzymatiques, des taux souvent élevés de fèves, issues de !'autofécondation des géniteurs habituellement autoincompatibles 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 programmes 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 champ semencier, si l'on veut valoriser au maximum les sélections faites. Enfin, ils permettent une meilleure structure des populations et des conséquences que la gestion des ressources génétiques de cette espèce.

Résumé (autre langue) : Some aspects of the biology of cocoa tree were studied for their breeding implications. Isozymes electrophoresis was developped 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 a large species variability, particularly among Upper Amazon populations. Studies 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-fertilised seeds in progenitors usually incompatible when only pollinated with their own pollen. The origin of spontaneous haploids depended partially on semigamy. Probably due to homozygosity, depressive effects appeared in many characteristics for doubled haploids, but this was not transmitted in progeny. Different doubled haploids 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 rigourous 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.

Mots-clés Agrovoc : Theobroma cacao, Amélioration des plantes, Autostérilité, Électrophorèse, Enzyme, Haploïdie, Sélection, Génotype, Marqueur génétique, polymorphisme biochimique

Classification Agris : F30 - Plant genetics and breeding
F63 - Plant physiology - Reproduction

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Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/385245/)

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