Etude des complexes d’espèces et de l’histoire évolutive des espèces cultivées Bonjour à tous, Je vais vous présenter les résultats principaux de ma thèse, qui a pour titre «  diversité génétique du cerisier doux, qui appartient à l’espèce Prunus avium. comparaison avec ses espèces apparentées que sont P. cerasus et P. x gondouinii et le compartiment sauvage ( les merisiers) Cette thèse a été réalisée principalement à l’INRA de Bordeaux et pour la dernière partie à l’INRA de Montpellier. Cette thèse a été financée par l’association Danone pour les Fruits

Etude des complexes d’espèces et de l’histoire évolutive des espèces cultivées Michel Pitrat Claude Foury Editions INRA 2003 Bonjour à tous, Je vais vous présenter les résultats principaux de ma thèse, qui a pour titre «  diversité génétique du cerisier doux, qui appartient à l’espèce Prunus avium. comparaison avec ses espèces apparentées que sont P. cerasus et P. x gondouinii et le compartiment sauvage ( les merisiers) Cette thèse a été réalisée principalement à l’INRA de Bordeaux et pour la dernière partie à l’INRA de Montpellier. Cette thèse a été financée par l’association Danone pour les Fruits

Il peut y avoir plusieurs domestications indépendantes. Zone d’origine d’une espèce: celle où le progéniteur sauvage est présent ainsi que des espèces sauvages voisines. Généralement lieu de la domestication. Zone de diversification: celle où de nombreuses formes ont été sélectionnées à partir du premier type domestiqué. Il peut y avoir plusieurs domestications indépendantes. Introduction: installation d’une plante hors de son aire originelle Acclimatation: installation dans une région différente d’une plante capable d’y survivre. Domestication: « mettre sous dépendance totale » Ensemble des processus d’évolution d’une population sous la double contrainte de ses propres aptitudes morphologiques, physiologiques donc génétiques à s’adapter et du pouvoir de l’homme à conduire ces transformations Bonjour à tous, Je vais vous présenter les résultats principaux de ma thèse, qui a pour titre «  diversité génétique du cerisier doux, qui appartient à l’espèce Prunus avium. comparaison avec ses espèces apparentées que sont P. cerasus et P. x gondouinii et le compartiment sauvage ( les merisiers) Cette thèse a été réalisée principalement à l’INRA de Bordeaux et pour la dernière partie à l’INRA de Montpellier. Cette thèse a été financée par l’association Danone pour les Fruits

Polyploïdie: stock chromosomique de base diploïde (2n=2x) multiplié par deux (2n=4x) ou plus. Autopolyploïdie: doublement, triplement etc … du nombre chromosomique de base (pomme de terre, poireau) Allopolyploïdie: stock chromosomique de base doublé (ou plus) par l’association de stocks venant de deux ou plusieurs espèces (blé, pommier) Bonjour à tous, Je vais vous présenter les résultats principaux de ma thèse, qui a pour titre «  diversité génétique du cerisier doux, qui appartient à l’espèce Prunus avium. comparaison avec ses espèces apparentées que sont P. cerasus et P. x gondouinii et le compartiment sauvage ( les merisiers) Cette thèse a été réalisée principalement à l’INRA de Bordeaux et pour la dernière partie à l’INRA de Montpellier. Cette thèse a été financée par l’association Danone pour les Fruits

Rosaceae Malus (2x) Pyrus (2x) Maloideae x=17 Prunoideae x=8 Spiraeoideae x=9 CERASUS Rosaceae P. avium (2x) P. fruticosa (4x) P. cerasus (4x) Rosoideae x=7 PRUNOPHORA P. cerasifera (2x) P. salicina (2x) P. spinosa (4x) P. domestica (6x) Rosa (2x), (4x) Fragaria F. vesca (2x) F. x ananassa (8x)

Diversité génétique du cerisier doux (Prunus avium L Diversité génétique du cerisier doux (Prunus avium L.) Comparaison avec ses espèces apparentées (P.cerasus L. et P. x gondouinii Red.) et son compartiment sauvage Bonjour à tous, Je vais vous présenter les résultats principaux de ma thèse, qui a pour titre «  diversité génétique du cerisier doux, qui appartient à l’espèce Prunus avium. comparaison avec ses espèces apparentées que sont P. cerasus et P. x gondouinii et le compartiment sauvage ( les merisiers) Cette thèse a été réalisée principalement à l’INRA de Bordeaux et pour la dernière partie à l’INRA de Montpellier. Cette thèse a été financée par l’association Danone pour les Fruits Unité de Recherches sur les Espèces Fruitières et la Vigne, INRA, Bordeaux UMR Diversité génétique des plantes cultivées, INRA, Montpellier

La diversité morphologique des cerisiers Introduction La diversité morphologique des cerisiers Rainier Bigarreau d’or Belge Diversité génétique d’une espèce est visible au niveau morphologique. Chez les Cerisiers, on observe de la diversité morphologique très nette, signe d’une diversité génétique importante (/à quoi) Cette diversité s’exprime au niveau spécifique : entre les cerisiers acides et les cerisiers doux. Et au niveau intraspécifique par exemple la variation à l’intérieur de l’espèce P. avium Griotte Layat Gégé ©INRA

Les cerisiers de la section Eucerasus Introduction Les cerisiers de la section Eucerasus Prunus avium Espèce diploïde (AA) Cerisier doux Merisier Prunus fruticosa Cerisier des steppes Espèce tétraploïde FFFF Gamètes non réduits Prunus cerasus Cerisier acide Espèce allotétraploïde (AAFF) Gamètes non réduits Les cerisiers cultivés appartiennent à la section Eucérasus, du genre Prunus. Cette section contient, selon la classification de Redher généralement utilisée, 3 espèces principales ainsi que leurs hybrides. L’espèce P; avium est une espèce diploide, de génome A, qui conprend 2 compartiments : le compartiment sauvage composé des merisiers et le compartiment cultivé composé des cerisiers doux. L’espèce P. cerasus résulte d’un croisement entre des gamètes non réduits de P. avium et des gamètes de P. cerasus. Dans la suite de l’introduction, je développerai en premier lieu les questions ayant trait aux différentes espèces de cerisiers et dans un deuxième temps, les questions ayant trait aux deux compartiments de l’espèce P. avium Prunus x gondouinii =Prunus acida Dum Cerisier intermédiaire Espèce tétraploïde (AAAF)

Différenciation morphologique des cerisiers doux et acides Introduction Différenciation morphologique des cerisiers doux et acides Prunus cerasus Prunus avium P. cerasus (AAFF) Cerisier acide P. avium (AA) Cerisier doux merisier P. avium (AA) Cerisier doux merisier P. fruticosa (FFFF) Cerisier des steppes P. cerasus (AAFF) Cerisier acide P. x gondouinii (AAAF) Cerisier intermédiaire P. x gondouinii (AAAF) Cerisier intermédiaire La caractérisation des espèces P. avium et P. cerasus peut être réalisé par l’étude de la feuille, de la feuille, du rameau, et surtout de l’acidité. Cependant, il existe un continuum entre ces caractéristiques et ces caractères sont très dépendantes de l’environnement. L’assignation d’un génotype à une espèce est donc difficile, et ce d’autant plus, qu’il existe une espèce hybride intermédiaire P. x gondounii Faible différenciation morphologique visible principalement grace aux fruits qui sont beaucoup plus acides chez le cerisier acide et plus doux dans l’espèce P. avium Assignation compliquée par l’existence d’une espèce hybride Marqueurs morphologiques en nombre limité en fonction des caractères mesurables, requierent le plus souvent une mesure sur différentes années, il est nécessaire d’avoir à disposition les arbres . Comme ces caractères sont sensibles aux effets de l’environnement, il faut les mesurer plusieurs années et dans différents milieux.

Intérêt des marqueurs moléculaires Introduction Intérêt des marqueurs moléculaires Caractères agromorphologiques Marqueurs moléculaires : Marqueurs phénotypiques Marqueurs génotypiques Limités Très nombreux Observations sur l’arbre entier, Sur différentes années De jeunes feuilles suffisent Résultats indépendants des effets environnementaux Cerisiers pas tous caractérisés

Etude de la diversité génétique au sein de la section Eucerasus Introduction Etude de la diversité génétique au sein de la section Eucerasus P. fruticosa (FFFF) Cerisier des steppes P. avium (AA) Cerisier doux, merisier Peut on distinguer à l’aide de marqueurs moléculaires les espèces de cerisiers Prunus avium, P. cerasus et P. x gondouinii ? Peut on déterminer l’origine du génome A de P. cerasus et P. x gondouinii ? * P. cerasus (AAFF) Cerisier acide P. x gondouinii (AAAF) Cerisier intermédiaire Nous avons utilisé uniquement des cerisiers cultivés donc pas de P. fruticosa.

L’espèce Prunus avium Diploïde (2n=2x=16) Introduction L’espèce Prunus avium Diploïde (2n=2x=16) Espèce allogame autoincompatible à pollinisation entomophile Dispersion des graines : zoochorie Deux compartiments : les merisiers (compartiment sauvage) les cerisiers doux (compartiment cultivé)

Le compartiment sauvage de Prunus avium : les merisiers Introduction Le compartiment sauvage de Prunus avium : les merisiers Aire naturelle de dispersion • Multiplication naturelle végétative par drageonnage et dispersion grâce au transport des graines par les oiseaux frugivores Amélioration génétique récente pour le bois Pourquoi dans aire d’origine, on ne trouve pas de merisiers? Pas de données polliniques

Introduction Un événement qui a modelé la diversité des espèces : la dernière glaciation *18 000 ans BP : calotte glaciaire sur l’Europe du nord *Pas de données concernant les merisiers *Trois refuges principaux communs à la majorité des espèces étudiées. *Voies de recolonisation variables selon les espèces Pas de pollen fossile disponible Les glaciations : photo des différentes glaces et des voies de recolonisation en Europe. Un événement qui reste marqué sur la diversité génétique des espèces ligneuses ( car il y a eu peu de générations par rapports aux espèces herbacées) Les études sur le compartiment sauvage de l’espèce P. avium ne nous ont pas permis de déterminer les Conséquences de ces évènenements de confinement en refuges et de recolonisation sur la diversité génétique Leur diversité génétique ont gardé la trace de ces évènements. Détailler le permafrost et les steppes Issu de Taberlet (1988)

Le compartiment cultivé de Prunus avium : les cerisiers doux Introduction Le compartiment cultivé de Prunus avium : les cerisiers doux Syndrome de domestication : * Porte principalement sur le fruit * Port de l’arbre légèrement différent Merisier Cerisier doux * Bigarreaux et guignes * Cultivé dans de nombreux pays * Critères d’amélioration : grosseur du fruit, grande gamme de maturité, résistance aux maladies * Multiplié par greffage La domestication est le processus par lequel l’homme a sélectionné des génotypes dans un pool sauvage pour son utilisation et leur culture. Il s’en suit une différence morphologique entre les formes cultivées et sauvages appelées syndrome de domestication. Chez le cerisier, ce syndrome touche principalement le fruit et également dans une moindre mesure le port de l’arbre. Elle a débuté au néolithique (en 10 000 ans avant J.C.) dans les régions du croissant fertile avec la domestication des céréales telles que l’engrain (à préciser)… Cette domestication a conduit l’apparition de formes cultivées différant de la forme sauvage par un ensemble de caractères phénotypiques appelé syndrome de domestication. Ce syndrome touche principalement les parties utilisées par l’homme (telle que l’épi de maîs) ainsi que les organes impliqués dans la reproduction. Par ailleurs, l’organisation de la diversité génétique d’une espèce cultivée est fortement influencée par un processus majeur : la domestication Cette domestication a été réalisée en différentes étapes qui ont mis en jeu différentes forces évolutives….

? Que sait-on concernant la domestication du cerisier doux ? Introduction Que sait-on concernant la domestication du cerisier doux ? ? * Pas d’analyses moléculaires réalisées sur un grand nombre de génotypes des 2 groupes *Données archéologiques dispersées concernant principalement les merisiers * Quelques données historiques issues de documents anciens Citer Mohanty (quelques cultivars) et les autres Mais pas de travaux globaux représentant l’ensemble de la diversité des merisiers et des cerisiers doux. Des données archéologiques ont montré, par la découverte de noyaux, l’existence du merisiers en Europe centrale bien avant celle du cerisiers. Les noyaux de cerisiers, plus gros ont été retrouvés que beaucoup plus tardivement en Europe (travaux de…). A ma connaissance, il n’existe pas d’étude de synthèse des données archéologiques basée sur les noyaux fossiles dans cette espèce pour déterminer la répartition de cette espèce à différents temps de son histoire. Par ailleurs, comme dans la majorité des espèces entomophyle, peu de pollen n’est dispersé dans l’environnement et de plus, ce pollen ne se conserve pas longtemps. Il n’est donc pas possible de réaliser des cartes polliniques indiquant la répartition de l’espèce et constituant des données non génétiques pour la détermination des refuges glaciaires et des voies de recolonisation. Nous avons à notre dispositions des écrits anciens qui citent d’autres écrits qui font mention pour la première fois du cerisier doux. Une analyse partielle de ces écrits montrent 2 courants de pensées.

? ? Que sait-on de la domestication du cerisier doux ? * Cueillette Introduction Que sait-on de la domestication du cerisier doux ? 52 après JC 300 avant JC 73 avant JC ? ? * Cueillette * Domestication durant le premier millénaire avant JC 2 hypothèses concernant le centre de domestication L’obtention des variétés améliorées actuelles a été réalisée en plusieurs étapes : D’abord parler de l’hypothèse du centre de domestication * Diffusion sur l’ensemble de l’Europe Différenciations locales : variétés de pays * Amélioration récente par hybridation contrôlée

Conservation des ressources génétiques des cerisiers doux Introduction Conservation des ressources génétiques des cerisiers doux Production basée sur quelques variétés : * 3 variétés = 50% de la production française * 20 à 25 variétés proposées aux arboriculteurs * Plusieurs centaines de variétés existent © INRA Gestion des RG importante Besoin de caractériser Actuellement il y a eu programme européen qui a eu pour but….et pour résultats Mais aucune étude globale. Pourtant possible avec l’utilisation des Marqueurs moléculaires car indépendance du milieu et importance pour la gestion des RG D’utiliser l’espèce dans son ensemble Donc : idée de caractériser diver génétique des cerisiers Sintéresser au complexe d’espèce de cerisiers S’interesser aux différents événements qui ont modelé la div génét Nécessité de conserver une part représentative de la diversité des variétés de pays :  besoin d’analyser la diversité génétique pour une gestion raisonnée des ressources génétiques

Cerisier doux ou merisier Matériel et méthodes Matériel végétal rassemblé P. fruticosa (FFFF) Cerisier des steppes P. avium (AA) Cerisier doux ou merisier 16 génotypes 701génotypes P. cerasus (AAFF) Cerisier acide 25 génotypes + 50 Individus non assignés à une espèce Du fait de la difficulté d’assigner les génotypes à partir de critères morphologiques, les assignations données sont celles qui ont été fournies par les conservatoires. Représente le plus grand échantillonnage avec autant de cerisiers que de merisiers. 801 génotypes P. x gondouinii (AAAF) Cerisier intermédiaire 9 génotypes

413 288 Matériel végétal : Prunus avium Matériel et méthodes Matériel végétal : Prunus avium Merisiers européens et géogiens (P. avium) 413 Cerisiers européens (P. avium) 288

Choix des marqueurs AFLP et microsatellites Matériel et méthodes Choix des marqueurs AFLP et microsatellites Marqueurs AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) : Marqueurs reproductibles générés en grand nombre Recouvrent l’ensemble du génome chez les espèces du genre Prunus Mais marqueurs dominants 2. Marqueurs microsatellites Marqueurs codominants multialléliques Mais non développés chez P. avium Utilisation de microsatellites développés à partir de banques de P. persica (pêcher) et P. cerasus (cerisier acide) AFLP Microsatellites Utilisation pour l’ensemble des génotypes des marqueurs AFLP et pour l’espèce P. avium les marqueurs microsatellites Les microsatellites permettent de différencier les homozygotes des hétérozygotes dominants et de calculer différents indices de fixation de Wright.

Microsatellites, SSR GAGA GAGAGAGA

Codominance Dominance Capitola CF1116 Capitola x CF1116 (165) Allèle 1 Allèle 4 Allèle 2 Allèle 3 Codominance Exemple d’amplification d’un microsatellite sur la descendance Capitola x CF1116 Capitola CF1116 Dominance Exemple de gel AFLP sur la descendance Capitola x CF1116

Résultats Résultats 1. Diversité génétique des différentes espèces de cerisiers cultivés : P. avium, P. cerasus et P. x gondouinii 2. La diversité génétique des merisiers (P. avium) 3. La diversité génétique des cerisiers doux (P. avium) 4. Domestication du cerisier doux (P. avium)

Résultats 1 : diversité génétique des 3 espèces Diversité génétique des différentes espèces de cerisiers cultivé : P. avium, P. cerasus et P. x gondouinii Peut on différencier les espèces de cerisiers à l’aide de marqueurs AFLP ? Peut on identifier l’origine de chaque génome dans les espèces allotétraploides P. cerasus et P. x gondouinii ?

Seules les bandes intenses et reproductibles sont prises en compte Résultats 1 : diversité génétique des 3 espèces Les marqueurs AFLP Seules les bandes intenses et reproductibles sont prises en compte 3 témoins sur chaque gel, reproductibilité d’environ 97% 75 marqueurs reproductibles sur les 785 génotypes analysés Sur l’ensemble des 3 espèces étudiées, 75 marqueurs reproductibles ont été définis à l’aide de 4 couples d’amorces choisis dans une première étude parmi 10 couples d’amorces. Profil AFLP obtenu avec le couple d’amorces EcoRI+ACA, MseI+CG

Diversité de la section Eucerasus Résultats 1 : diversité génétique des 3 espèces Diversité de la section Eucerasus P. avium (AA) Anglaise hâtive P. x gondouinii (AAAF) P. cerasus (AAFF) Une Analyse factorielle des correspondances a été réalisée avec l’ensemble des marqueurs AFLP. L’axe 1 représentant 24% de la diversité permet de différencier très nettement 3 groupes : un correspondant majoritairement à des individus précédemment classés dans l’espèce P. avium, un autre extrème correspondant aux génotypes de P. cerasus. La position de P. cerasus est lié à l’existence du génome F présent en 2 exemplaires et à l’existence de marqueurs spécifiques de ce génome. Le groupe intermédiaire est donc constitué des génotypes de P. x gondouinii qui comporte un seul génome F, intérmédiaire à cause de la position hybride de P. x gondouinii. Mauvaises assignations de P; x gondouinii à cause de la difficulté de classer morphologiquement ces variétés. L’ensemble des individus inconnus ont pu être assignés et les mauvaises identifications ont pu être corrigées.

Nouvelles assignations Résultats 1 : diversité génétique des 3 espèces Nouvelles assignations Classification sur la base des coordonnées sur l’axe 1 de l’AFC P. avium P. cerasus P. x. goundouinii Total Classification a priori P. avium 691 3 7 701 P. cerasus 2 21 2 25 P. x gondouinii 2 4 3 9 Génotypes non assignés 40 6 4 50 Les 785 génotypes sont assignés à une espèce donnée en fonction de leur coordonné sur l’axe 1 de l’AFC. Ces assignations a posteriori sont utilisées pour toutes les analyses qui vont suivre. Total 735 34 16 785

Définition des marqueurs spécifiques de chaque génome Résultats 1 : diversité génétique des 3 espèces Définition des marqueurs spécifiques de chaque génome Les 75 marqueurs sont composés de : *25 marqueurs spécifiques du génome A *14 marqueurs spécifiques du génome F dont 5 toujours présents sur le génome F *31 marqueurs partagés par les 2 génomes P. fruticosa (FFFF) Cerisier des steppes P. avium (AA) Cerisier doux, merisier P. cerasus (AAFF) Cerisier acide P. x gondouinii (AAAF) Cerisier intermédiaire Marqueurs spécifiques des différentes espèces.

F C C C I F F F F F F Certains marqueurs microsatellites sont partagés par P. cerasus et P. fruticosa

Quelle est l’origine du génome A de P. cerasus et P. x gondouinii ? Résultats 1 : diversité génétique des 3 espèces Quelle est l’origine du génome A de P. cerasus et P. x gondouinii ? -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 P. avium P. cerasus P. x gondounii Parler des 2 groupes, et regarder les 2 groupes différents  difficile de déterminer l’origine du génome A chez P. cerasus et P. x gondouinii

Conclusions : diversité des 3 espèces de cerisiers Résultats 1 : diversité génétique des 3 espèces Conclusions : diversité des 3 espèces de cerisiers * Assignation possible à l’aide des marqueurs AFLP Outil pour la gestion des ressources génétiques *Détection de marqueurs spécifiques Marqueurs diagnostics transformés en SCAR * Difficulté de déterminer l’origine du génome A de P. cerasus et P. x gondouinii avant l’analyse de la diversité génétique des P. avium SCAR : marqueur PCR pour les marqueurs

K1K2 VL Hinf I Taq I Alu I Hinf I Taq I A F C A F C A F C A F C A F C Détermination de l’origine maternelle: marqueurs chloroplastiques. A: P.avium, F: P. fruticosa, C: P.cerasus

Résultats Résultats 1. Diversité génétique des différentes espèces de cerisiers cultivés : P. avium, P. cerasus et P. x gondouinii 2. La diversité génétique des merisiers (P. avium) 3. La diversité génétique des cerisiers doux (P. avium) 4. Domestication du cerisier doux (P. avium)

2. La diversité génétique des merisiers Résultats 2 : la diversité génétique des merisiers 2. La diversité génétique des merisiers La diversité génétique des merisiers est-elle structurée géographiquement? Existe-t-il des zones de diversité plus importante? Peut-on proposer des hypothèses concernant les refuges glaciaires et les voies de recolonisation de l’espèce P. avium?

Provenance des merisiers analysés Résultats 2 : la diversité génétique des merisiers Provenance des merisiers analysés 16 23 21 19 2 21 18 22 172 19 31 12 32 16 Prospection par population Prospection par individu Origine précise inconnue 408 génotypes 23 Prospection française (chaque individu est cartographié) 172

Les marqueurs microsatellites Résultats 2 : la diversité génétique des merisiers Les marqueurs microsatellites Microsatellites Nombre d’allèles détectés UDP96005 16 allèles PCEGA34 26 allèles PS12A02 13 allèles UDP96001 12 allèles UDP98409 4 allèles PCHGMS1 14 allèles Microsatellite PS12A08 : 8 allèles détectés sur 18 génotypes Utilisation des individus assignés comme P. avium dans la première analyse. Pour cette espèce diploïde, nous avons pu regardé la diversité des microsatellites. 85 allèles

Représentation des fréquences alléliques du microsatellite UDP 96 005 Résultats 2 : la diversité génétique des merisiers Représentation des fréquences alléliques du microsatellite UDP 96 005 112 114 118 120 122 124 126 128 130 132 134 136 138 140 146 150 30 20 2 10 5 Roumanie Groupe de l’ouest Géorgie 3 groupes différenciés. ( sur l’ensemble des marqueurs) 17 allèles spécifques de Géorgie, 7 de Roumanie et 7 de l’ouest (Espagne, GB, ensemb pays, France sud, Allemagne) Richesse allélique plus forte dans le groupe des géogiens que dans les 2 autres groupes mais pas significatif à 5% (en raison du faible nombre de marqueurs) Fis important dans chaque groupe : comme la majorité des P. avium sont autoincompatibles, le Fis important peut être le signe d’une structuration à l’intérieur de chaque groupe. 3 groupes de niveaux de diversité différents

Représentation des fréquences alléliques du microsatellite UDP 96 005 Résultats 2 : la diversité génétique des merisiers Représentation des fréquences alléliques du microsatellite UDP 96 005 30 20 2 10 5 Tofta 148 156 158 160 162 164 166 168 170 172 176 178 180 Glen Afric Stenshuvud Dean Allemagne Autriche Lake District Schönberg Chizé Roumanie Kelheim Slovaquie Valbonne Becerrea-El Caurel Bresciano Casentini Allèles spécifiques en Espagne Roncal Valley Géorgie Aitone Montejo de la Sierra

Analyse AFLP des 3 groupes de merisiers Résultats 2 : la diversité génétique des merisiers Analyse AFLP des 3 groupes de merisiers Axe (6.20%) Les marqueurs AFLP nous permettent de retrouver les 3 groupes formés. LA différenciation entre ces 3 groupes est significative par analyse de variance sur les axes 1, 2, 3, 6 et 7 Nous pouvons noter l’existence de merisiers particuliers de l’ouest différenciés par rapport aux autres. Ils proviennent de… (Vérifier qu’il n’y en a pas qui n’appartiennent pas à Cytofor) Axe 1 (8.01%) Merisiers géorgiens plus proches de l’ouest que les roumains

Hypothèses des voies de recolonisation postglaciaires Résultats 2 : la diversité génétique des merisiers Hypothèses des voies de recolonisation postglaciaires ? Importance du refuge italien ? Originalité des merisiers roumains? ? ? Participation des refuges espagnols et/ou caucasiens pour la recolonisation de l’Europe * * *

Résultats Résultats 1. Diversité génétique des différentes espèces de cerisiers cultivés : P. avium, P. cerasus et P. x gondouinii 2. La diversité génétique des merisiers (P. avium) 3. La diversité génétique des cerisiers doux (P. avium) 4. Domestication du cerisier doux (P. avium)

3. La diversité génétique des cerisiers doux Résultats 3 : la diversité génétique des cerisiers doux 3. La diversité génétique des cerisiers doux La diversité génétique des cerisiers est-elle structurée • en fonction de l’âge de la variété ? • en fonction de l’origine de la variété?

Matériel végétal : variétés de cerisier doux Résultats 3 : la diversité génétique des cerisiers doux Matériel végétal : variétés de cerisier doux 25 2 4 27 11 2 103 1 24 25 13 2 17 10 4 2 3 24 Variétés anciennes 264 Variétés récentes 63 327 variétés

Diversité génétique des nouvelles variétés de cerisier Résultats 3 : la diversité génétique des cerisiers doux Diversité génétique des nouvelles variétés de cerisier en fonction de l’âge de la variété -0.5 0.5 1 1.5 2 -1 Variétés anciennes Variétés récentes Axe 1 (6.82%) Axe 2 (6.44%) He=0.63 He=0.60 Aucune différenciation 2 classes on été réalisées Variétés anciennes ont une diversité génétique mesurée par le He ou le nombre moyen d’allèle Groupe des variétés récentes plus ramassées. Le groupe des variétés modernes représente une diversité moindre que celui des variétés anciennes Pas de différenciation entre les variétés anciennes et récentes mais perte de diversité :  Importance de la conservation de certaines variétés originales

Représentation des fréquences alléliques du microsatellite PCHGMS1 Résultats 3 : la diversité génétique des cerisiers doux Représentation des fréquences alléliques du microsatellite PCHGMS1 122 124 132 138 140 142 144 146 164 Allemagne Autriche Espagne France Grande Bretagne Grèce Hongrie Italie Pologne Roumanie Suisse Tchéquie Yougoslavie 30 20 2 10 5 Allèles spécifiques chez les cerisiers grecs, roumains et espagnols Peu de structuration en fonction de l’origine de la variété : Beaucoup d’échanges entre pays (variétés nouvelles) Fst=0.04 Quelques allèles en fréquence importante sur l’ensemble des cerisiers Allèles spécifiques trouvés au sein des cerisiers roumains, italiens et espagnols

Résultats Résultats 1. Diversité génétique des différentes espèces de cerisiers cultivés : P. avium, P. cerasus et P. x gondouinii 2. La diversité génétique des merisiers (P. avium) 3. La diversité génétique des cerisiers doux (P. avium) 4. Domestication du cerisier doux (P. avium)

4. Domestication du cerisier doux Résultats 4 : la domestication du cerisier doux 4. Domestication du cerisier doux Peut-on déterminer le centre de domestication du cerisier doux? Existe-t-il des flux de gènes entre les compartiments sauvage et cultivé? Peut-on montrer une perte de diversité génétique au sein des cerisiers due à la domestication et l’amélioration?

Diversité génétique des merisiers et des cerisier doux Résultats 4 : la domestication du cerisier doux Diversité génétique des merisiers et des cerisier doux -0.4 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 -1 -0.5 0.5 Cerisiers doux Merisiers Axe 2 (6.20%) 2 groupes chevauchants mais différenciés Parler des groupes différenciés mais chevauchant Il existe des cerisiers qui ne sont pas inclus dans le groupe des merisiers : soit ces cerisiers proviennent de merisiers qui n’ont pas été prospectés Soit ce sont des formes qui ont évolué depuis la constitution du compartiment cultivé (comment?) Axe 1 (8.01%)

Quel est le centre de domestication du cerisier doux ? Résultats 4 : la domestication du cerisier doux Quel est le centre de domestication du cerisier doux ? Axe 2 (6.20%) Cerisiers et merisiers originaux   Axe 1 (8.01%)

UDP98409 Peut-on mettre en évidence des flux de gènes ? Cerisiers Résultats 4 : la domestication du cerisier doux Peut-on mettre en évidence des flux de gènes ? Roumanie Suisse République Tchèque Grèce Hongrie Italie Allemagne Espagne France Grande Bretagne Cerisiers UDP98409 Bresciano Autriche Chizé Dean Géorgie Glen Afric Kelheim Lake District Montejo de la Sierra Casentini Schönberg Slovaquie Aitone Tofta Valbonne Becerrea-El Caurel Roncal Valley Merisiers 121 123 139 145 Microsatellite : UDP 98 409 Globalement les merisiers et cerisiers partagent les mêmes allèles.

Résultats 4 : la domestication du cerisier doux Peut-on néanmoins déterminer le centre de domestication du cerisier doux en utilisant les allèles spécifiques d’un groupe de merisiers ? Il existe des allèles spécifiques de chaque groupe de merisiers (ouest, Roumanie, Géorgie) Allemagne Espagne France Grande Bretagne Grèce Hongrie Italie Pologne Roumanie Suisse République Tchéquie Yougoslavie 30 20 2 10 5 PceGA34 Cerisiers Dans l’ensemble des cerisiers on retrouve : *2 allèles spécifiques des merisiers de l’ouest *1 allèle spécifique des merisiers roumains (fréquence très faible) *5 allèles spécifiques des merisiers géorgiens retrouvés dans les cerisiers de nombreux pays 30 20 2 10 15 Bresciano Autriche Chizé Dean Géorgie Glen Afric Kelheim Lake District Montejo de la Sierra Casentini Calabria Roncal Valley Roumanie Slovaquie Aitone Stenshuvud Tofta Valbonne Allemagne Becerrea-El Caurel Schönberg 130 132 136 138 142 144 146 150 152 154 156 158 160 162 164 166 168 170 172 174 176 178 188 202 206 218 Merisiers PceGA34 Dans l’ensemble des cerisiers on retrouve : *2 allèles spécifiques des merisiers de l’ouest *1 allèle spécifique des merisiers roumains (fréquence très faible) *5 allèles spécifiques des merisiers géorgiens retrouvés dans les cerisiers de nombreux pays Retrouver les allèles spécifiques d’un groupe de merisiers chez les cerisiers  

Hypothèses de domestication Résultats 4 : la domestication du cerisier doux Hypothèses de domestication 1. Domestication à l’ouest (multilocale?) * Explique la proximité entre cerisiers et merisiers de l’ouest 2. Domestication à l’est et flux de gènes très importants entre cerisiers et merisiers : * Ecrits anciens * Allèles spécifiques D Hypothèse 1: Allèles spécifiques de merisiers retrouvés au sein des cerisiers Arrivée médittérannéennes issues de géorgies expliquant que les cerisiers de l’Italie et l’Espagne et la Géorgie.

Conclusions Résultats principaux et intérêt pour la gestion des ressources génétiques *Fruitières : Distinction moléculaire des 3 espèces de cerisiers cultivés Légère perte de diversité entre les variétés récentes et anciennes Identification de variétés originales à inclure dans les collections et les schémas d’amélioration *Forestières: 3 groupes de merisiers de niveaux de diversité différents Identification de zones de diversité importante et originale Mise en évidence de génotypes originaux à caractériser et à conserver Meilleure gestion des ressources génétiques P. avium possibilité de constitution d’une core collection de P. avium

Conclusions Perspectives Difficile de proposer un scénario de recolonisation et de domestication à l’aide de ces seules données : Nécessité d’augmenter l’échantillonnage à l’Est Intérêt des marqueurs chloroplastiques : hérédité maternelle Phylogéographie Elucider les proximités génétiques indépendamment des flux polliniques (centre de domestication) Compléter avec des études agromorphologiques et archéologiques Autres voies de recherche : Impact de la sylviculture. Etude de l’origine des génomes de P. cerasus et P. x gondouinii Identification des zones impliquées dans le syndrome de domestication Paléoboatnique : étude de l’ADN ancien.

Remerciements Muriel Tavaud Jacques David Elisabeth Dirlewanger Anne Zanetto Ellen Bouty Patrick Cosson Gaelle Lacourrège Pascaline Valancogne Jacques Claverie Raymond Saunier Remerciements