Tracing Coffea canephora genetic diversity from wild African population to cultivated germplasm in Vietnam and its suitability to future climate

Vi Tram. 2023. Tracing Coffea canephora genetic diversity from wild African population to cultivated germplasm in Vietnam and its suitability to future climate. Montpellier : Université de Montpellier, 137 p. Thèse de doctorat : Génétique et génomique : Université de Montpellier

Titre français : Tracer la diversité génétique de C. canephora depuis la population sauvage africaine jusqu'au matériel génétique cultivé au Vietnam et son adaptation au climat futur

Encadrement : Vigouroux, Yves ; Poncet, Valérie ; Cubry, Philippe ; Khong, Ngan Giang ; Maraccini, Pierre

Résumé : Robusta coffee is produced from the Coffea canephora species of the Rubiaceae flowering-plant family. The genetic diversity of wild C. canephora is structured across its natural distribution in intertropical Africa. These different genetic groups differ in their adaptation to various environments. Only a limited portion of its wild genetic diversity has been selected and diffused for cultivation in other parts of the world since the 1900s. Vietnam has been the largest global Robusta producer since the 2000s, but is now facing a risk of coffee yield loss due to climate change. To propose strategies of adaptation to climate change for Vietnamese C. canephora, it is crucial to understand the part of genetic diversity contributing to the cultivated germplasm, and assess the suitability of all the wild genetic sources to the current and future local environment. Using population genetic analyses with a reference set of native African accessions, we identified that a genetic group originating from the Congo basin was the main contributor to the Vietnamese accessions. We developed an approach for chromosome painting to detect the distribution of wild ancestry-of-origin segments in cultivated Robusta genomes. We then revealed multiple hybrids of two or three groups with complex genome-wide admixture patterns. Finally, we estimated genomic suitability of wild African accessions to the current and future climate in Vietnam, based on relationships between genetic variants and climatic variables. Our predictions highlighted that the best suitable material comes from a genetic group in Gabon and Angola, which is currently only present in few hybrids in the Vietnamese varieties. The mismatch between the genetic origins of cultivated accessions and the predicted suitable genetic sources would offer useful information for establishing C. canephora coffee improvement and conservation plans in Vietnam.

Résumé (autre langue) : Le café robusta est produit à partir de l'espèce Coffea canephora, de la famille des plantes à fleurs Rubiaceae. La diversité génétique de l'espèce sauvage C. canephora est très structurée dans son aire de répartition naturelle en Afrique intertropicale. Ces groupes génétiques présentent des adaptations différentes a leur environnements. Une fraction limitée de cette diversité génétique sauvage a été sélectionnée et diffusée pour la culture dans d'autres parties du monde depuis les années 1900. Le Vietnam est le plus grand producteur mondial de Robusta depuis les années 2000s, mais il risque aujourd'hui des pertes de rendements en café en raison du changement climatique. Pour proposer des strategies d'adaptation au changement climatique des C. canephora vietnamiens, il est essentiel de comprendre la part de diversité génétique contribuant aux accessions actuelles cultivées au Vietnam, et d'évaluer l'adéquation des differentes sources génétiques africaines à l'environnement local actuel et futur. L'analyse de la structure génétique incorporant un set de référence d'accessions africaines natives, nous a permis d'identifier un groupe génétique originaire du bassin du Congo comme le principal contributeur à la diversité variétale des C. canephora vietnamiens. Nous avons développé une approche pour peindre les chromosomes en fonction des groupes génétiques africains. Il a été ainsi possible d'étudier l'origine d'individus hybrides entre deux ou trois groupes. Enfin, nous avons estimé l'adéquation génomique des accessions sauvages africaines à l'environnement actuel et futur du Vietnam, sur la base des relations statistiques entre les variants génétiques et les variables climatiques. Nos prédictions ont mis en évidence que les accessions natives les mieux adaptées se trouvent au sein d'un groupe génétique distribué au Gabon et en Angola, qui n'est représenté, au sein des variétés Vietnamienne que dans quelques hybrides. Le décalage génétique entre les accessions actuellement cultivées et les sources génétiques prédites comme étant les plus adaptées aux climats actuels et futurs offre des informations utiles pour l'établissement de plans d'amélioration et de conservation du café C. canephora au Vietnam.

Agences de financement hors UE : Ambassade de France au Vietnam, Ministry of Science and Technology of Vietnam, Institut de Recherche pour le Développement

Auteurs et affiliations

• Vi Tram, Université de Montpellier (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/613406/)

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