caractérisation morphologique de passiflores andines des sous-genres tacsonia et manicata...

Caractérisation morphologique de passiflores andines

des sous-genres Tacsonia et Manicata

Ressources génétiques et amélioration

Laboratoire EPHE : Paléobotanique, paléoenvironnements et anthropisation

Laboratoire CIRAD : Culture florale et production horticole

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Introduction  Introduction 

► + de 3000 espèces fruitières+ de 3000 espèces fruitières sont présentes sont présentes sous les tropiques sous les tropiques

► Augmentation de la consommation mondiale Augmentation de la consommation mondiale de fruitsde fruits et en particulier de fruits tropicaux et en particulier de fruits tropicaux ces dernières années ces dernières années

► Cependant, Cependant, diminution de la productiondiminution de la production des des fruits de la passionfruits de la passion depuis une dizaine depuis une dizaine d’annéesd’années

► Pourquoi ?Pourquoi ?

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► conditions phytosanitaires drastiquesconditions phytosanitaires drastiques sur sur la culture et la culture et diminution de sa rentabilitédiminution de sa rentabilité : :

abandon de cette culture par de abandon de cette culture par de nombreux nombreux agriculteurs agriculteurs

► Problèmes dus à uneProblèmes dus à une base génétique base génétique réduite des matériels cultivésréduite des matériels cultivés qui qui augmente l’impact des maladies augmente l’impact des maladies

► grande variabilité inter et intra-spécifiquegrande variabilité inter et intra-spécifique qui justifie la caractérisation qui justifie la caractérisation morphologique et la création de banques morphologique et la création de banques de germoplasme de germoplasme

permettre la permettre la mise en place de mise en place de programmes programmes d’amélioration génétiqued’amélioration génétique

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But des programmes But des programmes d’améliorationd’amélioration

► augmenter la augmenter la résistance aux maladies résistance aux maladies fongiquesfongiques

► améliorer le améliorer le rendement en pulpe du fruitrendement en pulpe du fruit

► améliorer ses améliorer ses qualités organoleptiquesqualités organoleptiques

► améliorer son améliorer son adaptabilitéadaptabilité à différents à différents environnementsenvironnements

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But de cette étudeBut de cette étude

► étudier la étudier la diversité morphologique au sein diversité morphologique au sein du sous-genre du sous-genre TacsoniaTacsonia du genre du genre PassifloraPassiflora pour l’exploiter dans des programmes pour l’exploiter dans des programmes d’amélioration et de conservation des d’amélioration et de conservation des ressources génétiquesressources génétiques

(espèces cultivées ou sauvages potentiellement importantes (espèces cultivées ou sauvages potentiellement importantes économiquement pour la Colombie)économiquement pour la Colombie)

► caractérisation morphologiquecaractérisation morphologique du point de du point de vue quantitatif et qualitatif de l’appareil vue quantitatif et qualitatif de l’appareil végétatif, floral et des fruitsvégétatif, floral et des fruits

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Pourquoi la Colombie ?Pourquoi la Colombie ?► grande majorité des grande majorité des

espèces de la famille des espèces de la famille des Passifloraceae sont Passifloraceae sont originaires d’Amérique du originaires d’Amérique du SudSud

► grande diversité de ses grande diversité de ses habitats et de ses climatshabitats et de ses climats couplée à l’adaptabilité couplée à l’adaptabilité des différentes espèces des différentes espèces

► Pays avec le plus grand Pays avec le plus grand nombre d’espèces de nombre d’espèces de passiflores au monde passiflores au monde (142)(142)

142

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Morphologie végétative très Morphologie végétative très variéevariée

►Lianes pérennes avec des vrilles Lianes pérennes avec des vrilles axillaires non ramifiées axillaires non ramifiées

►Feuilles alternes, simples ou plus ou Feuilles alternes, simples ou plus ou moins profondément lobées, à marge moins profondément lobées, à marge entière ou dentée, glabres ou entière ou dentée, glabres ou pubescentes, portent des glandes pubescentes, portent des glandes nectarifères de formes variées sur leur nectarifères de formes variées sur leur pétiole ou dans leur limbe pétiole ou dans leur limbe

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Morphologie florale du genre Morphologie florale du genre PassifloraPassiflora

► A. A. sous-genre sous-genre PlectostemmaPlectostemma

► B. B. sous-genre sous-genre ManicataManicata

► C. C. sous-genre sous-genre TacsoniaTacsonia tube floral plus longtube floral plus long couronne réduite voire quasi couronne réduite voire quasi

inexistanteinexistante

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MatérielsMatériels

►249 individus249 individus ont été caractérisés ont été caractérisés dans différentes collections situées en dans différentes collections situées en Colombie, Équateur, Bolivie, PérouColombie, Équateur, Bolivie, Pérou et et en milieu sauvage de la zone andine. en milieu sauvage de la zone andine.

►L’échantillon global regroupe L’échantillon global regroupe 14 14 espèces et 3 de leurs hybridesespèces et 3 de leurs hybrides, , répartis en 168 accessions répartis en 168 accessions

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Caractérisation Caractérisation morphologique morphologique

►135 descripteurs135 descripteurs quantitatifs et qualitatifs quantitatifs et qualitatifs des organes végétatifs, floraux et du fruitdes organes végétatifs, floraux et du fruit

►Aux marqueurs morphologiques exprimés Aux marqueurs morphologiques exprimés qualitativement (lancéolé, oblong, etc.), qualitativement (lancéolé, oblong, etc.), sont préférés des sont préférés des rapports numériquesrapports numériques

(ex : Largeur du pétale / longueur du (ex : Largeur du pétale / longueur du pétale) pétale)

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Traitement des données Traitement des données ► ComparaisonComparaison des résultats avec les données des résultats avec les données

bibliographiquesbibliographiques► Décomposition de la Décomposition de la variancevariance

choix entre les variables quantitatives et les choix entre les variables quantitatives et les différents rapportsdifférents rapports

► Analyse Analyse discriminantediscriminante étude des divergences interspécifiquesétude des divergences interspécifiques contrôle contrôle a posteriori de a posteriori de l’identification l’identification

taxonomique des accessionstaxonomique des accessions► Analyse en Composantes Principales (Analyse en Composantes Principales (ACPACP) ) ► Analyse Factorielle des Correspondances Analyse Factorielle des Correspondances

Multiples (Multiples (AFCMAFCM) ) ► Classification par Neighbor Joining (Classification par Neighbor Joining (NJNJ) ) ► Étude des résultats concernant les Étude des résultats concernant les fruitsfruits

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Comparaison des résultats avec Comparaison des résultats avec les données bibliographiques les données bibliographiques

► Les données issues de la littérature Les données issues de la littérature correspondent à des mesures réalisées à partir correspondent à des mesures réalisées à partir d’herbiers rendant ainsi la comparaison avec la d’herbiers rendant ainsi la comparaison avec la présente étude malaisée (dont les mesures ont présente étude malaisée (dont les mesures ont été réalisées sur des individus été réalisées sur des individus in vivoin vivo))

► Les résultats obtenus permettent Les résultats obtenus permettent d’étendre d’étendre l’intervalle de variationl’intervalle de variation des différentes des différentes variables variables

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Décomposition de la variance Décomposition de la variance

► 57 variables quantitatives57 variables quantitatives

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Décomposition de la varianceDécomposition de la variance

►Conservation de 32Conservation de 32 variablesvariables 19 d’origine + 13 synthétiques19 d’origine + 13 synthétiques

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Analyse discriminante Analyse discriminante

► indice de Wilk des indice de Wilk des variables choisiesvariables choisies à à partir de la décomposition de la partir de la décomposition de la variance est de 0variance est de 0

Bonne discrimination des groupesBonne discrimination des groupes

(une variable possédant un indice de 1 n’est pas (une variable possédant un indice de 1 n’est pas discriminante) (StatSoft, 1995) discriminante) (StatSoft, 1995)

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Reclassification d’individus Reclassification d’individus

► 12 individus12 individus sont mal classés sont mal classés

► toustous les individus les individus reclassésreclassés l’ont été en tant l’ont été en tant qu’qu’hybrideshybrides

► confirmationconfirmation des observations de terrains des observations de terrains qui suggéraient que certaines graines qui suggéraient que certaines graines collectées au niveau d’une espèce collectées au niveau d’une espèce résultaient résultaient d’hybridations interspécifiques d’hybridations interspécifiques spontanées spontanées

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Distances entre les groupes Distances entre les groupes

Classification des différents groupes basée sur les distances de Mahalanobis entre leurs centroïdes respectifs.Classification des différents groupes basée sur les distances de Mahalanobis entre leurs centroïdes respectifs.

A B C

zone A :passiflores du sous-genre Tacsonia phénotypiquement « classiques »

zone B :passiflores du sous-genre Tacsonia de petite taille

zone C :passiflores classées dans un autre sous-genre ou présentant une ambiguïté de classification

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Analyse en Composantes Analyse en Composantes Principales Principales

►32 variables quantitatives32 variables quantitatives sélectionnées après décomposition de sélectionnées après décomposition de la variance la variance

►Pas de caractères de fruitsPas de caractères de fruits car soumis car soumis à des pressions de sélection à des pressions de sélection convergente convergente (nuisible à une étude des relations entre espèces)(nuisible à une étude des relations entre espèces)

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Représentation graphique des valeurs propresReprésentation graphique des valeurs propres

► 9 fact. Val.propre>19 fact. Val.propre>1

► expliquent 83.6%83.6% de la variance totale

► utilisés pour la classification arborée des individus (NJNJ)

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Représentation des variables sur le plan principal de Représentation des variables sur le plan principal de

l’ACPl’ACP

Taille et forme des pièces florales

Orientation de la fleur

Nbre et position des nectaires

Angle entre lobes foliaires

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Représentation des individus sur le plan principal de Représentation des individus sur le plan principal de l’ACP l’ACP

9 groupes homogènes se constituent sur le plan principal expliquant 42.8% de la variance totale

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Corrélations des variables sélectionnées avec les neuf premiers facteurs Corrélations des variables sélectionnées avec les neuf premiers facteurs de l’ACP de l’ACP

► 22 variables quantitatives sont conservées (|r|>0.7) 11 variables quantitatives

brutes 11 des rapports entre variables

quantitatives

► discrétisation et agrégation de ces 22 variables aux variables qualitatives brutes lors de la classification arborée

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Analyse factorielle des Analyse factorielle des

correspondances multiplescorrespondances multiples

9 groupes distincts d’individus sur le plan factoriel principal, expliquant 18,9 % de la variance totale

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Les classifications Les classifications arborées arborées

données quantitatives

(Composantes Principales avec val. propres>1)

données qualitatives

(brutes ou issues de la discrétisation de données

quantitatives)

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Fruit et fructificationFruit et fructification► Étude concerneÉtude concerne P. tripartita P. tripartita var.  var. mollissimamollissima, ,

P. tarminianaP. tarminiana, , P. cumbalensisP. cumbalensis, , P. mixtaP. mixta, et les , et les hybrides entre hybrides entre P. tripartita P. tripartita var.var. mollissima  mollissima et et P. tarminianaP. tarminiana..

► comparaison des deux espèces de plus grande comparaison des deux espèces de plus grande importance économiqueimportance économique P. tarminianaP. tarminiana Vs Vs P. tripartitaP. tripartita var.  var. mollissimamollissima ::

► Meilleure résistance à l’anthracnose, Meilleure résistance à l’anthracnose, ► fructification plus importante et mieux répartiefructification plus importante et mieux répartie

HybridesHybrides : :► fruits plus grosfruits plus gros► sensibilité à l’anthracnose intermédiairesensibilité à l’anthracnose intermédiaire

sélection des génotypes de hautes production sélection des génotypes de hautes production et qualité chez et qualité chez P. tarminiana P. tarminiana pour les zones pour les zones

très affectées par l’anthracnosetrès affectées par l’anthracnose

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Fruit et fructification (2)Fruit et fructification (2)

► P. cumbalensis :P. cumbalensis : excellent arôme excellent arôme rendement en pulpe relativement faiblerendement en pulpe relativement faible une meilleure évaluation des types cultivés se une meilleure évaluation des types cultivés se

justifiejustifie

► P. mixta :P. mixta : rendement en pulpe comparable à celui des rendement en pulpe comparable à celui des

espèces cultivéesespèces cultivées résistance à l’anthracnose ou à l’oïdium très résistance à l’anthracnose ou à l’oïdium très

variablevariable

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Conclusions (1)Conclusions (1)► Confirmation d’Confirmation d’hybridations interspécifiqueshybridations interspécifiques

spontanéespontanée fréquente de fréquente de P. pinnatistipulaP. pinnatistipula avec avec P. tripartitaP. tripartita var.  var. mollissima mollissima enen P. P. x x rosearosea

► Constatation du Constatation du potentiel de potentiel de P. tarminiana P. tarminiana et et de de P. mixtaP. mixta dans des programmes de sélection dans des programmes de sélection et d’améliorationet d’amélioration

► confirmation de laconfirmation de la séparation séparation des deux sous- des deux sous-genres genres ManicataManicata et et TacsoniaTacsonia

► confirmation de la confirmation de la différenciation de différenciation de P. tarminianaP. tarminiana par rapport aux autres espèces par rapport aux autres espèces

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► variation au sein des trois espèces d’intérêt variation au sein des trois espèces d’intérêt majeurmajeur ample chez ample chez P. mixtaP. mixta, et P, et P. tripartita. tripartita var.  var. mollissimamollissima faible chez faible chez P. tarminianaP. tarminiana

► en Equateur en Equateur P. tripartitaP. tripartita var.  var. mollissimamollissima et et P. mixtaP. mixta beaucoup de variation intraspécifique et relativement beaucoup de variation intraspécifique et relativement

peu de variation interspécifiquepeu de variation interspécifique► confirme les résultats obtenus par Segura confirme les résultats obtenus par Segura et al.et al. (1998), (1998),

suggérant un important flux génique entre ces deux espèces suggérant un important flux génique entre ces deux espèces dans cette régiondans cette région

La forte diversité ainsi que la présence des La forte diversité ainsi que la présence des différentes variétés botaniques en Equateur de différentes variétés botaniques en Equateur de P. tripartitaP. tripartita suggère que cette espèce a son origine suggère que cette espèce a son origine dans cette région. dans cette région.

Conclusions (2)Conclusions (2)

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Conclusions (fin)Conclusions (fin)► P. tarminianaP. tarminiana et et P. tripartitaP. tripartita var.  var. mollissimamollissima

d’Equateur sont bien différenciéesd’Equateur sont bien différenciées

► différenciations géographiques marquées chez :différenciations géographiques marquées chez : P. manicataP. manicata P. pinnatistipulaP. pinnatistipula P. tripartitaP. tripartita var.  var. tripartitatripartita P. tarminianaP. tarminiana P. mixtaP. mixta

► Les résultats concordent avec ceux issus des études de Les résultats concordent avec ceux issus des études de caractérisation à base de marqueurs isozymes et caractérisation à base de marqueurs isozymes et moléculaires de Segura moléculaires de Segura et al.et al. (1998, 2001), et de Castillo (1998, 2001), et de Castillo Cardenas (1999).Cardenas (1999).