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Analyse de la diversité génétique de l’arganeraie marocaine : Collecte caractérisation et analyse de la structuration des populations
Conference Paper · December 2011
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Yasmina El Bahloul
Maroc National Institute for Agricultural Research
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Analyse de la diversité génétique de l’arganeraie marocaine :
collecte - caractérisation et analyse de la structuration des populations
(1)
(2)
(1)
(1)
(1)
(1)
EL BAHLOUL Y. , DAUCHOT N. , MACHTOUN I. , BOUZOUBAA Z. , SAIDI N. , GABOUN F. .
(1)
Institut National de la Recherche Agronomique INRA, Avenue Ennasr Rabat, Maroc, BP 415 RP Rabat,
Maroc.
(2)
Université de Namur FUNDP, Rue de Bruxelles 61, B-5000 Namur, Belgique.
Introduction
L’arganier, arbre aux multiples usages, voit son potentiel de production se détériorer, en partie, suite à
l’exploitation abusive, aux sécheresses répétées, à la destruction de son habitat et à l’insuffisance de la
régénération naturelle. A l’instar d’autres espèces forestières, la longue période de régénération rend
délicate une migration pour faire face aux changements environnementaux. La conservation de la diversité
génétique revêt donc une grande importance et constitue désormais une nécessité pour sauvegarder un
patrimoine humanitaire au profit des générations futures.
L’évolution des espèces jadis dominée par les facteurs environnementaux qui varient au sein de la
distribution géographique d’une espèce, se voit perturbée par l’intervention de l‘Homme. La sélection
naturelle conduit à une différenciation adaptative et aboutit à une évolution génétique à travers une
variation des fréquences alléliques et génotypiques. La compréhension et la maîtrise de la diversité
existant au sein des ressources génétiques sont parmi les principales issues pour une gestion durable des
écosystèmes, dans un contexte de changements climatiques annoncés.
L’étude présentée vise la contribution à la sauvegarde et au développement de l’arganeraie marocaine, via
une caractérisation affinée par le développement de nouveaux outils moléculaires spécifiques à cette
espèce. Outils pour l’évaluation de la diversité génétique, la quantification des flux de gènes et la
structuration des populations d’arganier, pour mieux identifier les arbres, cibles de la multiplication, pour
une régénération de la diversité et une prédiction de la vigueur hybride.
Matériel et méthodes
Evaluation morphologique:
Un échantillonnage a été réalisé, au niveau de l’arganeraie mère du Sud et des deux îlots de Oued Grou et
de Chwihiya (Tableau 1). 380 arganiers ont été retenus pour la réalisation de l’étude présentée.
Tableau 1 : Identification des population d’arganiers analysées pour la caractérisation basée sur les descripteurs
morphologiques.
Population
Pop 1
Pop 2
Pop 3
Pop 4
Région
Agadir
Rabat
Rabat
Rabat
Pop 5
Pop 6
Pop 7
Pop 8
Pop 9
Oriental
Essaouira
Agadir
Agadir
Oriental
1
Quatorze descripteurs morpholo
morphologiques, déterminés à partir de la liste des descripteurs de Bioversity
International pour d’autres
’autres espèces arbustives
arbustives, ainsi que de travaux publiés par d’autres chercheurs, ont
été utilisés pour la caractérisation phénotypique
phénotypique.
Développement de marqueurs
L’ADN extrait à partir de feuilles, a été utilisé dans l’enrichissem
l’enrichissement
ent des banques d’ADN génomique avec
des séquences microsatellites, selon le protocole de Glenn et Schable (2005). Des sondes biotynilées
biotynilée ont
été utilisées pour la détection des clones positifs insérés dans des vecteurs et mis en culture dans des
colonies bactériennes. Les séquences renfermant des motifs microsatellites sélectionnées ont été
séquencées et les amorces correspondantes ont ét
été
é conçues pour le test du polymorphisme.
Génotypage et analyses
nalyses moléculaire
moléculaires
Les analyses moléculaires ont été réalisées pour répondre à deux attentes, tout d’abord tester la
robustesse et le polymorphisme des nouveaux marqueurs développés lors de cette étude et d’autre part,
l’analyse de la structuration des populations
populations.. Neuf populations ont été analysées par 6 marqueurs dont 5
nouvellement développés.
s. Ces derniers sont actuellement soumis à une publication dans une revue
scientifique internationale.
Analyses statistiques
Le logiciel Statistical Analysis System
ystem a été utilisé pour les analyses univariables et multivariables
multi
basées sur
les données continues. Les analyses descriptives ainsi que les représentations factorielles de
correspondance et le test d’homogénéité et de probabilité d’appartenance aux groupes d’origines,
d’origines basées
sur les données alléliques, ont été réalisé
réalisées par les logiciels Geneclass 2 version 2.0.h,
2.0.h Genetix 4.05.2 et
STRUCTURE2.3.1.
Résultats et Discussions
Les résultats présentés dans ce document sont préliminaires et constituent une partie d’un programme de
recherche sur l’arganier, mené par l’Institut National de lla Recherche
he Agronomique.
Agronomique Une collection a été
réalisée pour disposer d’une base de données positionnelles, mo
morphologiques
rphologiques et génétiques, visant une
caractérisation complète de l’arganeraie marocaine d’Essaouira - Agadir (AE),, avec les reliques des régions
de Rabat (Rt) et de Oujda (OR).
Caractérisation phénotypique
Une grande variabilité intra et inter populatio
populations a été mise en évidence par les analyses de la variance. La
figure 1 illustre la variabilité pour
our les caractères liés à la de
description
scription des arbres et de leurs
leur produits : feuilles
et fruits.
25
20
AE
OR
Rt
15
10
5
LFe
longFe
lgFrt
DFrt
HautPF
diamT
nbram
Haut
EtalAr
0
Figure 1 : Comparaison des moyennes des population issues de l’l’arganeraie
rganeraie du Sud (AE), de la région de Rabat (Rt) et de l’Oriental
(OR), pour 9 descripteurs morphologiques.
2
Les résultats montrent une variabilité entre les trois régions pour plusieurs caractères tels que les
ramifications des arbres et le diamètre du tronc
tronc. Ces derniers sont des paramètre
aramètres liés à l’âge des arbres et
révéleraient une ancienneté des arbres de l’arganeraie de l’Oriental par rapport à ceux du Sud. La hauteur
s’est également avérée un caractère
actère qui distingue de manière significative, certains arbres de l’Oriental.
Dans l’objectif de réduire le nombre de caractère utilisés dans les observations, mesures et notations, tout
en gardant la fiabilité de l’analyse, nous av
avons procédé à une analyse des corrélations
rrélations multiples (Figure 2).
Figure 2 : Digramme des corrélations des principaux caractères mesurés sur 380 arganiers issus des
de 3 régions
L’analyse des corrélations entre les caractères mesurés n’a pas révélé de fortes corrélations des paramètres
pris deux à deux. Par conséquent, tous les caractères seront retenus dans les analyses du reste de la
collection, pour l’évaluation phén
énotypique. Ceci montre que l’information révélée par chaque descripteur
est unique et renseigne plus sur les arbre
arbres en tant que morphotypes.
Les observations directes appuyés pa
par les analyses statistiques univariables,
variables, montrent déjà l’existence
d’une grande diversité au sein de l’arganeraie
l’arganeraie, qui se répercute indéniablement sur la productivité et la
qualité de l’huile produite.
Pour passer à une approche plus globale
globale, permettant la comparaison des arganeraies, basée sur des
facteurs tenant compte des différents caractères, nous avons réalisé des analyses multivariables.
L’analyse factorielle discriminante a été utilisée pour visualiser la répartition graphique
graphiq de la diversité de la
collection étudiée, après
près une synthétisation des variables de départ, en un nombre plus réduit permettant
pe
de séparer au mieux des groupes différents. La figure 3 montre la représentation graphique des population
des trois régions sur un plan formé par les deux premier
premiers axes de l’AFD, qui expliquent 95% de la variabilité
totale.
3
Figure 3 : Projection de 380 arganiers issus de 3 régions, sur les 2 premiers axes de l’AFD
l’A expliquant 95% de la
variabilité totale.
La représentation graphique montre une structuration morphologique marquée entre les arganiers des
trois régions. Les nuages de points liés aux deux reliques sse
e rapprochent tout en étant distincts. Une
relation semble par contre être établie avec l’arganeraie mère, du fait du chevauchement illustré par le
plan de projection de l’analyse.. Le rapprochement morphologique est plus acc
accentué
entué entre les populations
population
de l’arganeraie d’Essaouira - Agadir et de celles de l’Oriental, que de celles de la région de Rabat,
Raba qui
montre une plus grande dispersion. Une analyse rapprochée pour déterminer la caractéristique des
populations de cette arganeraie
raie a montré qu’elles se distinguent par des petits arbres avec des petits fruits
et peu productifs. Ces résultats
ts permettent d
d’ouvrir d’autres champs de recherche pour déterminer les
points communs entre l’arganeraie
arganeraie pr
principale et les îlots résiduel pour comprendre
ndre la relation phylogénique
et le degré de parenté qui les relie.
En dépit de la grande variabilité révélée par les descripteurs morphologiques, la question reste celle de leur
stabilité et leur interaction avec l’enviro
l’environnement. Pour donner un jugement fiable pour la sélection
d’arganiers performants,, la caractérisation moléculaire reste un
une
e approche complémentaire pour
l’identification génétique des arbres cibles pour la régénération et les croisements.
croisements
Caractérisation moléculaire
Vu la carence en marqueurs spécifiques à l’arganier, nous avons d’abord orienté le travail de recherche vers
la conception de nouveau marqueurs spécifiques et polymorphe
polymorphes. L’enrichissement
’enrichissement des banques d’ADNg a
aboutit au développement
ment de 31 marqueurs microsatellites dont 5 ont été utilisés pour l’évaluation
moléculaire des populations.
Pour un premier test de fiabilité des marqueurs produits, les données alléliques de 37 génotypes
appartenant à 2 populations
tions ont été analysés pour l’aptitude des marqueurs à dissocier les deux
populations. Les
es résultats sont représentés dans la figure 4.
Figure 4 : Distribution des probabilités d’appartenance pour un nombre k=2 de groupes génétiques
4
L’analyse Bayesienne a permis l’affectation de manière très nette des individus aux deux groupes définis
pour l’analyse. Chaque arganier, représenté par une barre verticale se caractérise par des probabilités,
données par les différentes couleurs, d’appartenance à un groupe.
Les analyses descriptives basées sur les fréquences alléliques ont révélé un nombre d’allèles élevé et donc
une capacité des marqueurs à révéler le polymorphisme pour la quantification de la diversité génétique des
populations. Des valeurs élevées de la diversité (de 0.405 à 0.859) témoignent de la robustesse des
marqueurs et leur haute performance (Tableau 2).
Tableau 2 : Résultats des analyses descriptives basée révélées par les marqueurs nouvellement développés M1, M2,
M3, M4, M5 et un marqueurs issu de la littérature (Majouraht, 2008).
Nombre
moyen
d'allèles
Proportion
d'hétérozygotes
Gene Diversity
(Nei)
M1
M2
M3
M4
M5
10
5.5
7
7
5
0.752
0.664
0.733
0.711
0.619
0.859
0.712
0.830
0.662
0.703
H22
5
0.588
0.405
Marqueurs
SSR
La structuration des populations étudiées a été révélée par l’analyse factorielle en composantes AFC. La
figure 5 montre une différenciation de 3 populations. Elles se distinguent génétiquement par leurs
fréquences alléliques significativement différentes des autres populations d’arganier.
Figure 5 : Projection sur un plan en 2D formé par les 2 premiers axes de l’AFC expliquant 13,8% de
variabilité de 9 populations d’arganiers
A ce stade, les analyses ne sont pas encore achevées. Les conclusions concernent surtout le test des
marqueurs pour déterminer leur fiabilité dans la caractérisation de l’arganeraie marocaine.
5
Conclusion
Ce travail a permis de confirmer la grande diversité aussi bien morphologique que génétique des arganiers
analysés et qui représentent des échantillons provenant de trois zones éloignées géographiquement, mais
qui auraient une origine commune.
Les marqueurs spécifiques développés sont de haute performance et seront utilisés dans la caractérisation
de la collection d’arganiers, pour une compréhension des échanges génétiques et de l’évolution de cette
espèce.
Références
Glenn T.C. and Schable N.A. (2005). Isolating microsatellite DNA loci. Methods Enzymol 395: 202-222.
Majouraht K., Jabbar Y. Hafidi A., Martinez-Gomez P. (2008). Molacular characteization abd genetic
relationships among most common identified morphotypes of critically endangered rare Moroccan species
Argania spinosa (Sapotaceae) using RAPD and SSR markers. Annals of forest science. 65: 805.
Risterucci A.M., Grivet L., N'Goran J.A.K., Pieretti I., Flament M.H. and Lanaud C. (2000). A high-density
linkage map of Theobroma cacao L. Theor. Appl. Genet., 101: 948-955.
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