Diversité de Vanilla planifolia G. Jackson dans l'Océan Indien et de ses espèces apparentées : aspects génétiques, cytogénétiques et épigénétiques

Bory Séverine. 2007. Diversité de Vanilla planifolia G. Jackson dans l'Océan Indien et de ses espèces apparentées : aspects génétiques, cytogénétiques et épigénétiques. Saint-Denis : Université de la Réunion, 175 p. Thèse de doctorat : Sciences. Génétique : Université de la Réunion

Thèse

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Titre anglais : Diversity of Vanilla planifolia in the Indian Ocean and its related species: genetics, cytogenetics and epigenetics aspects

Encadrement : Besse, Pascale

Résumé : L'espèce cultivée Vanilla planifolia G. Jackson est un exemple typique de plante cultivée à reproduction végétative introduite depuis son aire d'origine (l'Amérique) vers de nouvelles régions où ses pollinisateurs naturels sont absents. Dans ces conditions, comment peuvent être expliquées les variations phénotypiques observées parmi les cultivars de Vanilla dans les zones d'introduction telles que l'île de La Réunion (Océan Indien)? Elles peuvent être le résultat de différents évènements d'introduction, de mutations somatiques, de la reproduction sexuée (à travers la pollinisation manuelle), de la polyploïdie ou de phénomènes épigénétiques. Les marqueurs AFLP ont été utilisés pour élucider les schémas d'introduction de V. planifolia et ils montrent que la plupart des accessions cultivées de nos jours dans les îles de l'Océan Indien dérivent d'un seul génotype introduit. A l'exception d'un phénotype particulier, 'Aiguille' découvert à La Réunion et issu de reproduction sexuée, les accessions cultivées présentent de très faibles niveaux de diversité génétique et ont évolué grâce à l'accumulation de mutations ponctuelles à travers la multiplication végétative. Un schéma de diversification similaire a été révélé pour V. tahitensis J.W. Moore, espèce cultivée en Polynésie dérivant vraisemblablement de V. planifolia. L'analyse comparative des niveaux de diversité chez des espèces spontanées américaines génétiquement proches a révélé des niveaux faible pour V. bahiana Hoehne et élevé pour V. pompona Schiede, corrélés avec l'étendue de leur aire naturelle de dispersion et a confirmé l'existence d'un régime mixte de reproduction chez ses espèces (sexuée et végétative). Ces résultats sont confirmés par les marqueurs microsatellites développés chez V. planifolia. Les marqueurs transférables et polymorphes aux espèces sauvages américaines, africaines et asiatiques ont révélé une différenciation robuste des espèces, ainsi qu'une forte dichotomie du genre entre Ancien Monde et Nouveau Monde. Ces microsatellites seront très utiles pour les études de diversité, d'hybridation et de phytogéographie dans le genre Vanilla. La cytométrie en flux, ta microdensitométrie, les comptages chromosomiques et les longueurs de stomates ont montré que la polyploïdisation a joué un rôle important dans la diversification de V. planifolia à la Réunion. Trois niveaux de ploïdie (2x, 3x, 4x) ont été révélés permettant d'expliquer les particularités des phénotypes réunionnais 'Stérile' auto-triploïde et 'Grosse Vanille' auto-tétraploïde. V. pompona possède tes caractéristiques d'un ancien tétraploïde ayant évolué soit par fusions de chromosomes soit par contraction génomique. La forte variation de la quantité d'ADN nucléaire et la fréquence élevée de l'aneuploïdie chez toutes les espèces de Vanilla étudiées, montrent de toute évidence que la polyploïdisation est un phénomène majeur et récurrent dans l'évolution du genre. Il existe de la méthylation dans le génome de V. planifolia mais aucun polymorphisme de méthylation n'a permis 'd'expliquer les particularités des phénotypes 'Variegata' et 'Mexique'. L'origine de ces particularités doit être recherchée par ailleurs. Comme beaucoup d'autres espèces tropicales introduites pour leur culture, le vanillier possède donc une base génétique très restreinte qui le rend vulnérable aux maladies. Chez une plante d'importance économique comme le vanillier, l'accroissement de la variabilité génétique et l'apport de nouvelles potentialités agronomiques et organoleptiques sont donc des enjeux majeurs pour ta recherche. Le vanillier est d'autre part un modèle de choix pour étudier tes conséquences de la domestication (à travers la reproduction végétative) mais également pour élucider l'histoire évolutive de la plus grande famille de plantes: les orchidées.

Mots-clés Agrovoc : Vanilla planifolia, phénotype, génotype, variation génétique, marqueur génétique, polyploïdie, génome, introduction de plantes, phylogénie

Mots-clés géographiques Agrovoc : La Réunion, France

Mots-clés complémentaires : Vanilla pompona, Vanilla tahitensis

Classification Agris : F70 - Taxonomie végétale et phytogéographie
F30 - Génétique et amélioration des plantes
F02 - Multiplication végétative des plantes

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2005-2013) - Intensification écologique

Auteurs et affiliations