Leaf and pit traits of 35 olive varieties from different genetic groups growing in the French germplasm collection of the Porquerolles Island (Provence, France)

Garnier Eric, Leca Estelle, Barkaoui Karim. 2021. Leaf and pit traits of 35 olive varieties from different genetic groups growing in the French germplasm collection of the Porquerolles Island (Provence, France). Travaux scientifiques du Parc national de Port Cros, 35 : 235-260.

http://www.portcros-parcnational.fr/fr/node/2344

Article de revue ; Article de recherche ; Article de revue sans comité de lecture

Prévisualisation

Version publiée - Anglais
Utilisation soumise à autorisation de l'auteur ou du Cirad.
2021_Garnier-et-al_Sci-Rep-Port-Cros-Natl-Park.pdf
Télécharger (2MB) | Prévisualisation

Résumé : The olive tree (Olea europaea L. subsp. europaea var. europaea) is currently one of the most widely cultivated temperate fruit trees in the world. It is characterised by a large genetic diversity, as well as a large variation in phenotypic traits. Across the Mediterranean Basin, the nuclear genetic diversity of olive is organized into three main groups: 'West', 'Central', 'East', with an additional group ('Mosaic' or 'admixed') corresponding to varieties resulting from the hybridization of varieties belonging to at least two of these three groups. The first aim of the present study is to test whether the phenotypic traits of the cultivated varieties differ among these four genetic groups. To do so, nine leaf traits and five pit traits were measured on 35 varieties belonging to these four groups. The second aim of this study is to use this combination of traits to assess whether some trait covariations previously observed across and/or within species hold within olive, a sclerophyllous species characteristic of the Mediterranean Basin. We found that: (1) Trait values span a wide range of variation across varieties, from approximately 7-fold for pit volume, the most variable trait, to 1.3 fold for leaf dry matter content, the least variable one; (2) For most traits, there was no significant difference among the four genetic groups recognized across the Mediterranean Basin; (3) Leaf size was positively related to leaf mass per area, a trait describing the morpho-anatomy of the leaf; this is the consequence of leaf mass increasing more rapidly than leaf area, and agrees with the hypothesis that bigger leaves require to be stiffer to compensate for mechanical damage and gravity; (4) The two underlying components of leaf mass per area, leaf thickness and density, contributed equally to its determination; (5) Leaf and pit sizes were positively related. A structural equation modelling approach allowed us to show that this relationship was mediated through leaf mass per area, which is interpreted in the context of the recently proposed “Seed-Phytometer-Leaf” model. Perspectives to this work include: (a) further testing of the lack of phenotypic differences among genetic groups by increasing the number of varieties studied; (b) collecting data on fruits and twigs to test the underlying allometric model linking pit and leaf size, and (c) assessing how several leaf traits determined in this study - leaf area, leaf width, leaf mass per area - relate to gas exchange and plant water economy, so as - 236 - to better understand how the different olive varieties cope with the contrasting climatic conditions from which they originate. This work would strengthen the functional bases for the selection of olive varieties.

Résumé (autre langue) : Traits des feuilles et des noyaux de 35 variétés d'oliviers appartenant à des groupes génétiques différents, cultivés dans la collection variétale de référence de Porquerolles (Provence, France). L'olivier (Olea europaea L. subsp. europaea var. europaea) est l'un des arbres fruitiers tempérés les plus largement cultivés dans le monde. Il se caractérise par une forte diversité génétique, et présente une importante variation pour de nombreux traits phénotypiques. Autour du Bassin Méditerranéen, la diversité génétique de l'olivier s'organise en trois groupes principaux : 'Ouest', 'Central' et 'Est', auquel s'ajoute un groupe ('Mosaïque' ou 'admixé') qui correspond à des variétés issues de l'hybridation de variétés appartenant à au moins deux des groupes précédents. Le premier objectif de la présente étude est de tester si les traits phénotypiques des variétés cultivées diffèrent entre ces quatre groupes génétiques. Ceci a été réalisé en quantifiant neuf traits des feuilles et cinq traits des noyaux pour 35 variétés réparties dans ces différents groupes. Le second objectif est d'utiliser cette combinaison de traits pour tester si certaines covariations entre traits observées dans des études précédentes entre espèces et/ou au sein d'une espèce, sont également trouvées chez l'olivier, espèce sclérophylle caractéristique du Bassin méditerranéen. Nos résultats montrent que :(1) Il existe une forte gamme de variation entre variétés pour tous les traits étudiés ; cette gamme est la plus large pour le volume du noyau (facteur ~7 entre les deux extrêmes) et la plus étroite pour la teneur en matière sèche des feuilles (facteur 1,3 entre les deux extrêmes) ; (2) Pour la plupart des traits mesurés, on n'observe pas de différence significative entre les quatre groupes génétiques distribués autour du Bassin méditerranéen ; (3) La taille des feuilles est corrélée positivement à leur masse surfacique - un trait relatif à la morpho-anatomie des feuilles -, reflétant le fait que la masse des feuilles augmente plus rapidement que leur surface. Ceci est en accord avec l'hypothèse stipulant que des feuilles plus grandes doivent être plus rigides, afin de pouvoir supporter les dommages mécaniques et les effets de la gravité ; (4) L'épaisseur des feuilles et la densité des tissus contribuent de façon équivalente à la détermination de la masse surfacique des feuilles ; (5) La taille des feuilles est positivement corrélée à celle des noyaux. Une approche de modélisation en équations structurelles a permis de montrer que la masse surfacique des feuilles jouait un rôle central dans cette relation, ce qui est interprété dans le contexte du modèle " Graine-Phytomètre-Feuille " récemment proposé. Les perspectives envisagées pour ce travail comprennent : (a) un test plus général de l'absence de différences phénotypiques entre groupes génétiques, en augmentant le nombre de variétés étudiées ; (b) la collecte de données sur les fruits et les branches, afin de tester le modèle allométrique sous-jacent reliant la taille des feuilles à celle des noyaux, et (c) l'établissement des relations entre certains traits foliaires déterminés dans la présente étude - surface, largeur et masse surfacique -, les échanges gazeux et l'économie de l'eau, afin de mieux comprendre l'adéquation entre la physiologie des différentes variétés d'oliviers et les conditions climatiques de leur aire géographique d'origine. Ce travail permettrait de consolider les bases fonctionnelles pour la sélection des variétés d'oliviers.

Mots-clés Agrovoc : collection de matériel génétique, germoplasme, allométrie, Olea europaea, caractère agronomique, variation phénotypique, variation génétique, phénotype, anatomie végétale, feuille

Mots-clés géographiques Agrovoc : France

Mots-clés libres : Agrobiodiversity, Functional traits, Allometry, Mediterranean

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes
F50 - Anatomie et morphologie des plantes

Champ stratégique Cirad : CTS 2 (2019-) - Transitions agroécologiques

Auteurs et affiliations