Genetic structuring of parental populations of coffee (Coffea canephora Pierre ex A. Froehner) breeding in Côte d'Ivoire using SNP markers

Gnapi Diane Estelle, N'Da Pokou Désiré, Legnaté Hyacinthe, Dapeng Zhang, Akaffou Doffou Sélastique, Koffi Kouamé Cyrille, Bertrand Benoît, Montagnon Christophe, N'Guetta Assanvo Simon-Pierre. 2022. Genetic structuring of parental populations of coffee (Coffea canephora Pierre ex A. Froehner) breeding in Côte d'Ivoire using SNP markers. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 26 (3) : 178-190.

https://doi.org/10.25518/1780-4507.19885

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Titre français : Structuration génétique des populations parentales de cultures de caféiers (Coffea canephora Pierre ex A. Froehner) en Côte d'Ivoire à l'aide de marqueurs SNP

Résumé : Description. Coffee cultivation plays an important economic and social role in Côte d'Ivoire. Among the dozens of Coffea species, only Coffea canephora, also known as robusta, is grown in the country. The genetic improvement of this species has been the subject of a selection program set up by the National Center for Agronomic Research (CNRA). This program involves two basic genetic groups, Guinean and Congolese. These groups have been determined using enzymatic markers which are known to be less informative. So little is known about the reliability of the genetic structuring of the parental populations. Objectives. The objective of this work is to refine the genetic structuring of the parental populations used to set up the C. canephora breeding program in Côte d'Ivoire using SNP markers and to relate this structure to test values in the genotypes concerned. Method. Sixty-six individuals representing parental genotypes of the two populations were analyzed using 200 SNPs markers. The parameters of genetic diversity were calculated and then the genetic structure was determined. The yield over four years of production, susceptibility to rust, and bean size have been evaluated. Results of these agronomic traits have been included in this analysis. The Guinean genotypes were crossed with a Congolese tester named 464 and the Congolese individuals were crossed with a Guinean tester 410, for assessing their combining ability. Results. The analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that 75% of the total variation was due to variation between populations. Bayesian classification and Principal Coordinates Analysis (PCoA) structure the 66 genotypes into two main groups of Guineans and Congoleses. While the Guinean group appears to be homogeneous, the Congolese group is split into four subgroups of SG1, SG2, B and C. Maximum test values are found for the SG1 and SG2 subgroups. The Guinean group showed lower performance. It is important in this group to select the best progenitors. Conclusions. SNP markers were effective in genetic structuring of the population. This study also allows the identification of a genotype that was not determined. The use of this set of markers will be useful for the control of future progenitors. The same genetic progress can be achieved by crossing SG1 or SG2 with a good Guinean male. It seems important to make a selection among the Guineans before crossing them with a Congolese tester.

Résumé (autre langue) : Description. La culture du café joue un rôle économique et social important en Côte d'Ivoire. Parmi les dizaines d'espèces de Coffea, seule l'espèce Coffea canephora, également appelée robusta, est cultivée dans le pays. L'amélioration génétique de cette espèce a fait l'objet d'un programme de sélection mis en place par le Centre national de la recherche agronomique (CNRA) à travers un programme de sélection récurrente réciproque impliquant deux groupes génétiques de base : un groupe de caféiers guinéens et un groupe de caféiers congolais. Ces groupes ont été déterminés à l'aide de marqueurs enzymatiques peu informatifs. Objectifs. L'objectif de ce travail est d'affiner la structuration génétique des populations parentales utilisées pour mettre en place le programme de sélection de C. canephora en Côte d'Ivoire en utilisant les marqueurs SNP et de mettre en relation cette structure avec des valeurs en test chez les génotypes concernés. Méthode. Soixante-six individus représentant les deux populations parentales ont été analysés à l'aide de 200 marqueurs SNP. Les paramètres de la diversité génétique ont été calculés, puis la structure génétique a été déterminée. La production cumulative au cours des quatre premières années de production, la sensibilité à la rouille et la taille des grains ont été évaluées. Les individus guinéens ont été croisés avec un testeur congolais 464 et les individus congolais ont été croisés avec un testeur guinéen 410, ce qui a permis d'évaluer leur aptitude à la combinaison. Résultats. L'analyse de la variance moléculaire (AMOVA) a révélé que 75 % de la variation totale était due à la variation entre les populations. La classification bayésienne et l'analyse des coordonnées principales (PCoA) ont divisé les 66 génotypes en deux groupes principaux de caféiers guinéens et de caféiers congolais. Alors que le groupe guinéen semble être homogène, le groupe congolais est subdivisé en quatre sous-groupes nommés SG1, SG2, B et C. Les valeurs maximales des tests sont trouvées pour les sous-groupes SG1 et SG2. Le groupe guinéen a montré des performances inférieures. Il est important dans ce groupe de sélectionner les meilleurs géniteurs. Conclusions. Les marqueurs de SNP ont été efficaces pour évaluer la structure génétique de la population. Cette étude a permis également d'identifier un génotype indéterminé dans les études précédentes. L'utilisation de cet ensemble de marqueurs sera utile pour le contrôle des futurs géniteurs. Le même progrès génétique peut être réalisé en croisant SG1 et SG2 avec un bon père guinéen. Il serait donc important de faire une sélection parmi les caféiers guinéens avant de les croiser avec un testeur congolais.

Mots-clés Agrovoc : Coffea canephora, amélioration des plantes, amélioration génétique, génotype

Mots-clés géographiques Agrovoc : Côte d'Ivoire

Mots-clés libres : Plant Breeding, Heterosis, Combining ability

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes
F01 - Culture des plantes

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

Auteurs et affiliations