Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Dattier – Génétique“

Le Sahel est une zone aride aujourd’hui menacée par les changements climatiques qui entrainent une grande vulnérabilité sociale et environnementale. L’agriculture des pays sahéliens doit faire face à cette évolution pour assurer la sécurité alimentaire de leurs populations croissantes. L’utilisation d’espèces végétales de grande plasticité phénologique comme le palmier dattier (Phoenix dactylifera L.,), fait partie des réponses face à des conditions pédoclimatiques difficiles auxquelles peu de plantes sont adaptées. L’objectif de cette thèse est d’améliorer nos connaissances sur les pratiques culturales, les savoirs locaux autour du palmier dattier et la diversité génétique et morphologique de cette espèce afin de promouvoir le développement durable de l’agriculture oasienne au Sahel. Ainsi, nous avons conduit une enquête socio-économique auprès de 30 producteurs de palmier dattier dans 14 villages du Sud-Est du Niger. Parallèlement à cette enquête nous avons collecté 113 échantillons de jeunes folioles, prélevées sur 31 mâles et 82 femelles de palmier dattier dans 19 cuvettes oasiennes. Notre étude a permis d’identifier 19 variétés-populations de palmier dattier distinguées sur la base de la couleur du fruit. Le palmier dattier présente une particularité de double floraison associée à deux saisons de productions de dattes dans le Sahel. La période février-juillet est la plus productive mais l’arrivée précoce des pluies limite la qualité des fruits. L’évaluation des connaissances locales associées à la phœniciculture a permis d’établir que même si les pratiques culturales sont moins développées que dans le Nord du pays ou dans le Maghreb, les profits dégagés par la culture des dattes contribuent considérablement à la survie des ménages. Par ailleurs, l’analyse génétique des palmiers dattiers du Sud-est du Niger a montré qu’ils constituent un groupe original avec une grande diversité génétique. De plus, cette ressource appartient au pool génétique occidental et est l’une des moins introgressée par des contributions génétiques orientales. L'analyse génétique globale révèle un nouveau groupe au Sud-est Niger différent de celui d'Afrique du Nord et soulève la question de son origine. Enfin, nous avons mis en évidence l’existence de traits architecturaux discriminant les palmiers dattiers du Sahel. Nous avons ainsi élaboré un modèle architectural permettant le calcul de l’interception lumineuse et des espacements nécessaires pour une bonne cohabitation des palmiers et des cultures sous-jacentes afin d’optimiser la production agricole. Notre étude a montré que la culture du palmier dattier constitue un élément clé pour l’amélioration des conditions de vie des populations, la lutte contre la malnutrition et l’équilibre agro-écologique dans le Sahel. Elle constitue un préalable indispensable à la conservation, la valorisation et l’amélioration du patrimoine phoenicicole. Enfin, le modèle architectural fonctionnel permettra de mettre à disposition un outil opérationnel pour la gestion durable des cultures du palmier dattier au Sahel
The Sahel is an arid area threatened by climate change that causes great social and environmental vulnerability. Agriculture in Sahel is facing this change to ensure food security for growing populations. The use of plant species with phenological plasticity such as the date palm (Phoenix dactylifera L.), is one of the responses to hard soil and climate conditions to which few plants are adapted. The objective of this thesis is to improve our knowledge on cultural practices, local knowledge around the date palm and genetic and morphological diversity of this species in order to promote sustainable development of oasis agriculture in the Sahel. Thus, we conducted a socioeconomic survey of 30 date palm farmers in 14 villages in Southeastern Niger. Alongside this survey, we collected 113 samples of young leaflets taken from 31 males and 82 females in 19 date palm oasis basins. Our study identified 19 date palm population varieties distinguished on the basis of the fruit color. Date palm has a special double flowering associated with two fruit production seasons in the Sahel. The February-July period is the most productive but early rains limit fruit quality. The evaluation of local knowledge associated with date palm has shown that even if cultural practices are less developed than in the North of the country or in the Maghreb, the profits from the date cultivation significantly contribute to household survival. Furthermore, genetic analysis of date palms in Southeast of Niger has shown that they are a unique group with high genetic diversity. In addition, this germplasm belongs to the Western gene pool and is one of the least introgressed by oriental genetic contributions. The overall genetic analysis revealed a new group in Southern Niger different from that of North Africa and raises the question of its origin. Finally, we have demonstrated the existence of discriminating architectural features in Sahelian date palms. We have developed an architectural model for the calculation of the light interception and spaces necessary for good cohabitation between date palms and crops to optimize agricultural production. Our study showed that the date palm cultivation plays a key role in improving living conditions of the population, fight against hunger and agro-ecological balance in the Sahel. It is a prerequisite to the preservation, valorization and improvement of date palm genetic resources. Finally, the functional architectural model will enable to provide an operational tool for the sustainable management of date palm cultivation in the Sahel

Les objectifs de ce travail visent à appréhender l'histoire évolutive et biogéographique du palmier dattier (Phoenix dactylifera L.), espèce d'une importance capitale pour les populations humaines des régions chaudes et arides d'Afrique du Nord et du Moyen-Orient, au moyen d'analyses génétiques et morphométriques. En effet, les origines de la domestication du dattier demeurent peu connues malgré les données archéologiques qui semblent attester de sa culture à partir de la fin du 4ème millénaire avant notre ère. L'analyse phylogénétique du genre Phoenix réalisée à partir de séquences chloroplastiques a permis d'identifier les parents proches du dattier. Des populations de dattiers sauvages sont reconnues pour la première fois grâce à des analyses de diversité et de structuration génétiques. De manière congruente, l'analyse morphométrique de contours de la graines s'appuyant sur la méthode des transformées elliptiques de Fourier met en évidence une nette différenciation entre les individus sauvages et cultivés. La caractérisation des changements de traits morphologiques de la graine liés à la domestication est exploitée pour définir le statut sauvage ou domestiqué de matériel mis au jour dans différents sites archéologiques du Pakistan et d'Egypte. En outre, l'étude génétique de dattiers d'origine diverses semble démontrer qu'au moins deux évènements de domestication ont eu lieu : l'un en Afrique et l'autre au Moyen-Orient. Finalement, les études génétiques et morphométriques, menées séparément ou conjointement selon le type et l'ancienneté du matériel analysé, permettent pour la première fois de discuter des origines, de l'histoire biogéographique et de la dynamique de l'agrobiodiversité du palmier dattier, dans le temps et dans l'espace
The objectives of this work are to understand the evolutionary history and biogeography of the date palm (Phoenix dactylifera L.), a species of importance to human populations in hot, arid regions of North Africa and the Middle East using genetic and morphometric analyzes. Indeed, the origins of the domestication of the date palm remain poorly understood despite the archaeological data that seem to attest its culture from the late 4th millennium BCE.Phylogenetic analysis of the genus Phoenix made ​​from chloroplast sequences identified close relatives of the date palm. Populations of wild date palms are recognized for the first time through analyses of genetic diversity and structure. Congruently, morphometric analysis of the seed outline based on the method of elliptic Fourier transform highlights a clear differentiation between wild and cultivated individuals. Characterization of changes in seed morphological traits related to domestication is used to define the status of wild or domesticated material excavated from various archaeological sites in Pakistan and Egypt. In addition, the date palm genetic study of various origins seems to indicate that at least two domestication events took place: one in Africa and one in the Middle East. Finally, genetic and morphometric studies, conducted separately or together depending on the type and age of the material analyzed, allow for the first time to discuss the origins, history and biogeographic dynamics of date palm agrobiodiversity, in time and space

Le palmier dattier (Phoenix dactylifera L.) est une espèce fruitière dioïque tropicale qui revêt une importance capitale sur le plan alimentaire, socio-économique et écologique pour les régions arides du globe. Malgré l'intérêt de disposer d'un outil moléculaire pour discriminer les plante s mâles et femelles pour les programmes d'amélioration génétique, aucun marqueur spécifique du sexe n'a été identifié et validé à ce jour. Afin de pouvoir étudier et comprendre le déterminisme sexuel du palmier dattier, nous avons entrepris la description et la caractérisation des processus cellulaires et moléculaires associés à la différenciation des organes sexuels. L'étude histologique du développement reproducteur a montré que le bourgeon floral est d'apparence bisexuelle jusqu'à l'initiation des primordia de l'androcée et du gynécée. Le premier dimorphisme sexuel observé à ce stade correspondant à un gynécée plus large dans les fleurs femelles résulterait d'une activité mitotique plus importante dans les cellules du gynécée fertile par rapport à son équivalent non fonctionnel. Les organes sexuels stériles, staminodes et pistillodes, cessent ensuite leur développement et présentent une différentiation incomplète. Des études d'hybridation in situ de l'expression du gène codant l'histone H4, marqueur de l'activité mitotique, ont montré que le blocage du développement des staminodes et des pistillodes serait dû à un arrêt des divisions cellulaires. Nos investigations de l'intégrité cellulaire par des observations en microscopie électronique à transmission et par coloration de l'ADN confirmeraient que l'avortement des organes stériles ne résulte pas d'un processus de dégradation cellulaire et nucléaire. De plus, l'étude de la méthylation de l'ADN par immunodétection des cytosines méthylées révèle que, par rapport aux organes fertiles, les pistillodes et les staminodes se distinguent par leur niveau plus élevé de méthylation. Ces résultats sont en cohérence avec la réversibilité du blocage de ces organes observés in planta ou in vitro en réponse à une induction hormonale. L'ensemble de ces données montrent que l'unisexualisation des fleurs de palmier dattier est associée à une hyperméthylation globale de l'ADN suivi d'un arrêt des divisions cellulaires dans les organes sexuels stériles. Cette étude a permis d'améliorer nos connaissances sur les mécanismes qui gouvernent la différenciation des organes sexuels et permettra d'ouvrir des perspectives pour l'identification de marqueurs moléculaires du sexe chez le palmier dattier
The date palm (Phoenix dactylifera L.) is a dioecious tropical fruit crop plant which has vital dietary, socio-economic and ecological importance in arid regions of the world. Despite the interest of developing molecular tools to discriminate male and female plants for the benefit of biodiversity preservation and genetic improvement programs, no sex-specific markers have been identified and validated to date. To study and understand the sex determination of date palm, we undertook to characterise the cellular and molecular processes underlying sex organ differentiation in this plant.A histological study of date palm reproductive development showed that the immature flower is bisexual in appearance until the initiation of the androecium and gynoecium. The first sign of sexual dimorphism is observed at this stage, namely a wider gynoecium in female flowers resulting from greater mitotic activity in the functional gynoecium of female flowers compared to the pistillode of male ones. The sterile sex organs (pistillode and staminodes) were observed to cease their development by progressive loss of cell proliferation and ultimately displayed incomplete differentiation.Cell division patterns and the nuclear integrity of reproductive organs were investigated respectively by RNA in situ hybridization to a histone H4 gene probe and by DNA coloration combined with scanning electron microscopy. The results obtained revealed an absence of cell cycle activity and nuclear degradation in the residual sex organs. In addition, a study of DNA methylation, by immunodetection of methylated cytosines revealed that compared to the fertile reproductive organs, staminodes and pistillodes displayed relatively high levels of global DNA methylation. These results are consistent with the observed reversibility of sterile organ developmental arrest observed in planta or in vitro in response to hormonal induction. Overall, these data demonstrate that the floral unisexuality of date palm is characterized by cell cycle arrest, higher DNA methylation in sterile sexual organs and an absence of cell degeneration rather than a cell death process. This study has improved our understanding of the mechanisms that govern the differentiation of sex organs and forms a useful starting point for research on the identification of molecular markers of sex determination in date palm.Kewords: Date palm - flower - sex determination - cell cycle - DNA methylation

Une analyse de la composition chimique des fruits et du polymorphisme enzymatique de folioles de palmes a ete entreprise pour etudier la variabilite genetique chez le palmier dattier (phoenix dactylifera l. ) et evaluer celle induite par les methodes de culture in vitro. Les teneurs en eau, sels mineraux, sucres et acides amines libres des dattes ne permettent pas de distinguer les differents cultivars entre eux, mais peuvent se reveler interessants lors de l'etude de la physiologie des fruits, notamment au cours de leur maturation. La comparaison de la composition chimique de dattes recoltees sur des rejets et des vitroplants acclimates de memes cultivars n'a revele aucune difference notable pour les cultivars obtenus par bourgeonnement axillaire (bou sthammi noire, mejhool, thoory et zahidi). Cependant, les dattes mures du cultivar deglet nour, obtenues par embryogenese somatique, montrent des differences importantes de leur teneur en saccharose, acide aminobutyrique, acide glutamique, arginine et asparagine. L'etude de 15 systemes enzymatiques par electrophorese sur phast system a revele un polymorphisme intravarietal important. L'etude de 5 systemes enzymatiques permet de distinguer 69% des cultivars analyses. Les cultivars nabout seif, thoory et halawy presentent un genotype unique pour le systeme esterase. Cet outil n'a pas permis de mettre en evidence une variabilite isoenzymatique chez les vitroplants. L'analyse des plantules en cours de multiplication in vitro a permis de mettre en evidence une succession de phases de bourgeonnement et de phases de croissance. On a mis en evidence une correlation positive entre le bourgeonnement et l'activite des peroxydases

La caractérisation des cultivars de palmier dattier a été réalisée par des analyses RFLP et RAPD à partir des feuilles internes des rejets. Des sondes ont été isolées d'une banque d’ADNc construite à partir d'ARNM extraits de cals organogènes du cultivar bou sthammi noire. La sonde ADNc 1 a permis d'obtenir neuf profils d'hybridation distincts pour chacun des neuf cultivars étudiés. Des profils d'amplification distincts pour trois cultivars ont été obtenus par RAPD avec des amorces oligonucléotidiques. Des analyses RFLP ont été aussi réalisées sur du matériel maintenu in vitro ou issu de culture tissulaire afin de déterminer si d'éventuelles variations induites par la culture in vitro affectaient le génome du palmier dattier. L'analyse moléculaire de la sonde ADNc 1 a été abordée. Le transcrit qui comprend 2400 nucléotides est exprimé dans les feuilles et les cals organogènes. Sa séquence partielle a été établie, l'absence d'homologie entre cette séquence de 1456 nucléotides et les séquences enregistrées dans les banques de données suggère que nous avons isole un ADNc codant pour une nouvelle protéine. Un ADNc codant pour la glutamine synthétase a été isolé. L'absence au niveau de la séquence des aminoacides de cet ADNc de l'extension c-terminale qui caractérise la structure primaire des séquences des sous-unités chloroplastiques montre que l’ADNc isole code pour la sous-unité cytosolique de la glutamine synthétase.