Les trois principaux groupes d’hybrides de bougainvilliers cultivés dans le monde

Les bougainvilliers: des plantes exotiques

Caractérisation phénotypique et génétique de la collection

Caractérisation morphologique

Sélection des caractères morphologiques en trois étapes De nombreuses clés de détermination des différentes espèces et de leurs hybrides ainsi que des descripteurs formels des bougainvilliers ont été proposés successivement (Pancho et Bardenas, 1959 ; Swarup et Singh, 1964 ; Pal et Swarup, 1974 ; Zadoo et al., 1974 ; Gillis, 1976 ; MacDaniels, 1981 ; Iridel, 1995 ; Leonardi et Romano, 2003 ; Srivastava et al., 2009 ; Mohammed, 2007).
Dans cette étude, afin de réaliser une caractérisation morphologique complète des individus, une liste de descripteurs a tout d’abord été établie à partir de 9 ouvrages (Swarup et Singh, 1964 ; Zadoo et al., 1974 ; Pal et Swarup, 1974 ; Iridel, 1995; Leonardi et Romano, 2003 ; Srivastava et al., 2009 ; UPOV, 2011; entreprise du Cannebeth, 2012 ; Zu et al., 2009) et de l’observation des individus de la collection. Ensuite, seuls les descripteurs qui pouvaient être déterminés à l’aide du matériel disponible dans l’entreprise (règle, mètre, pied à coulisse et loupe binoculaire) et de manière assez objective ont été sélectionnés. Enfin, ces derniers descripteurs sélectionnés ont été testés sur une vingtaine de cultivars, choisis au hasard, afin d’éliminer ceux qui étaient non discriminants (ex : couleur des branches).
 Caractères morphologiques quantitatifs (19) et qualitatifs (48) sélectionnés Au final, 19 caractères quantitatifs (Tableau 2) et 48 caractères qualitatifs (Tableau 3 et Tableau 4), décrivant les parties végétatives (plante, branche, épine, pétiole et feuille) et florales (cyme, pédoncule, pédicelle, bractée et fleur), ont été sélectionnés. Parmi les 19 caractères quantitatifs, 4 caractères sont des descripteurs indirects et correspondent à des rapports entre la longueur et la largeur maximale (LM) de différentes parties de la plante.
Afin de faciliter le phénotypage actuel ou ultérieur des cultivars de bougainvilliers, un guide définissant et illustrant l’ensemble des caractères qualitatifs et certains caractères quantitatifs ainsi que des fiches types de notation ont été réalisées (Tableau 5). L’ensemble des données a été stocké dans une base de donnée crée à l’aide du logiciel Microsoft Access 2007.
Méthodes et outils de descriptions et de mesures Pour les individus appartenant depuis plus d’un an à la collection, un individu par cultivar a été phénotypé. Les individus provenant de l’île Maurice et de Porto Rico étant trop petits et donc présentant peu de matériel, les parties de plante phénotypées proviennent de plusieurs individus du même cultivar.
Ce phénotypage a été réalisé selon deux grandes étapes : le phénotypage des parties végétatives, réalisé entre les mois d’Avril et de Juin, et le phénotypage floral réalisé entre les mois de Juin et de Juillet.
Pour les parties végétatives, l’ensemble des mesures et des descriptions a été réalisé, lorsque cela était possible, sur les dix premiers entre-nœuds, feuilles et épines situées à la base d’une branche de chaque cultivar. La largeur des épines ainsi que la longueur des entre-nœuds ont été mesurées à l’aide d’un pied à coulisse à lecture digitale (OTMT, 150 mm) permettant une précision de 0.03 mm et facilitant les mesures sur ces organes ou parties de plantes. Les autres caractères quantitatifs ont été mesurés à l’aide d’une règle de 30 cm. Les couleurs des feuilles et des pétioles ont été attribuées en utilisant le descripteur couleur de l’UPOV.
Pour les parties florales, une dizaine de cymes de chaque cultivar a été phénotypée. Sur ces cymes (pour les cultivars à inflorescence simple), 30 inflorescences à quatre stades de développement différents (Figure 12) ont été prélevées au hasard afin de caractériser la couleur des bractées de chaque cultivar. Les autres mesures et descriptions des bractées, pédicelles et fleurs ont été réalisées sur 10 bractées et fleurs au troisième stade de développement (Figure 12). Dans cette deuxième partie du phénotypage, l’ensemble des caractères morphologiques quantitatifs a été mesuré à l’aide d’une règle de 30 cm, les couleurs des bractées ont été attribuées en utilisant la 6ème édition de la charte de couleurs de la « Royal Horticulture Society » éditée en 2007 (comprenant 896 couleurs) et les couleurs des différentes parties des fleurs ont été attribuées en utilisant le descripteur couleur utilisé par Iridel (1995). 2.2.1.4 Analyse des données morphologiques Identification des cultivars. Une fois les données morphologiques acquises, la première étape a consisté à vérifier l’identité des cultivars dont le nom est référencé et à tenter d’attribuer l’identité correcte aux cultivars dont le nom n’est pas référencé. Pour cela, les données morphologiques phénotypées des cultivars de la collection ont été comparées à celles présentes dans les ouvrages de référence (Iridel, 1995 ; Pal et Swarup, 1974 ; MacDaniels, 1981) ainsi qu’aux données présentes dans les dossiers de PlantPatent et COV.
Variabilité et association des caractères quantitatifs. La variabilité des caractères quantitatifs au sein de chaque cultivar et entre les cultivars a été déterminée en calculant le coefficient de variation (CV%) de chaque caractère. Les valeurs moyennes obtenues pour les 19 caractères de chaque cultivar ont été utilisées pour calculer le CV de chaque caractère entre les cultivars. Ces statistiques descriptives ont été calculées à l’aide de Microsoft Office Excel 2007. Afin d’explorer les associations entre ces caractères quantitatifs, le coefficient de corrélation de Pearson a été calculé. Ce calcul ainsi que les analyses suivantes ont été effectués en utilisant le logiciel R version 3.1.1.
Sélection des caractères quantitatifs et qualitatifs les plus discriminants. Afin de confirmer les relations entre les caractères quantitatifs et de déterminer ceux qui sont les plus discriminants pour la caractérisation morphologique de la collection, une Analyse des Composantes Principales (ACP) a été réalisée. Les caractères quantitatifs sélectionnés ont été transformés en caractères qualitatifs, ces derniers étant majoritaires, en les découpant en classes selon des seuils choisis. Ces seuils ont été fixés de façon à réaliser pour chaque caractère trois classes séparées par un pas égal (correspondant à l’amplitude de chaque caractère divisée en 3). Afin de déterminer les caractères qualitatifs les plus discriminants pour la caractérisation de la collection, une Analyse des Correspondances Multiples (ACM) a été effectuée.
Réalisation du dendrogramme basé sur les données morphologiques. Les caractères quantitatifs transformés ont été associés aux caractères qualitatifs sélectionnés afin de réaliser une ACM. Les composantes principales de cette dernière ont été utilisées pour effectuer une classification ascendante hiérarchique (distance=euclidienne et méthode d’agrégation=Ward).

Caractérisation génétique

Les différentes étapes du génotypage (de l’extraction de l’ADN à l’obtention des chromatogrammes) ont été sous-traitées au laboratoire de Végépolys situé à Angers et
réalisées par la chargée de réalisation, Nadège LEPOCREAU. L’analyse des chromatogrammes et donc des données génétiques a été réalisée par l’auteur de ce mémoire. 2.2.2.1 Obtention des chromatogrammes Une dizaine de jeunes feuilles de chaque cultivar a été prélevée et conservée dans une pochette plastique entre de couches de papiers absorbants humidifiés. L’ensemble de ces échantillons a été envoyé dans un carton par poste à Végépolys. Ensuite, l’ADN total a été extrait de 100 mg de feuilles de chacun des 128 cultivars selon un protocole développé et utilisé par Végépolys (Annexe VI).La concentration et la qualité de ces ADN extraits ont été évaluées puis ces ADN ont été dilués à une concentration égale à 5ng/µl.Un total de 4 marqueurs ISSR, 3 ISSR utilisés dans des études précédentes réalisées sur les bougainvilliers et 1 ISSR fréquemment utilisé par Végépolys pour son haut niveau de polymorphisme et sa haute transférabilité (Tableau 6) ont été utilisés pour génotyper la collection. Les Réactions de Polymérisation en Chaîne (PCR) ont été réalisées en utilisant un protocole développé par Végépolys (Annexe VI). Les produits PCR obtenus ont été analysés sur le séquenceur automatique ABI au plateau de génotypage d’ANalyse des Acides Nucléiques (ANAN) du centre d’INRA Angers- Nantes. 2.2.2.2 Analyse des données génétiques Les chromatogrammes ont été visualisés en utilisant le logiciel Genographer V2.1 (Benham et al., 1999) qui recrée artificiellement la migration des différents produits de PCR de chaque individu. A partir de ces gels, la taille en paire de bases de chaque bande pour chaque locus de l’ensemble des individus étudiés a été déterminée. Cette taille a été estimée par comparaison avec le marqueur de taille GeneScan TM 1200 Liz®.Les cultivars de bougainvilliers étant polyploïdes (diploïde, triploïde ou tétraploïde) et la ploïdie de nos individus étant encore inconnue, les allèles ont été codés en présence (1) et absence (0). A l’aide du logiciel DARwin V5.0 (Perrier et Jacquemoud-Collet, 2006 ; http://darwin.cirad.fr/darwin), une matrice de dissimilarité entre paires d’individus a été calculée avec l’indice de Dice : Dij = (b+c) / 2a + (b+c) où Dij représente la dissimilarité entre l’individu i et l’individu j a est égal au nombre de bandes communes entre l’individu i et j b est égal au nombre de bandes présentées par l’individu i et pas par l’individu j c est égal au nombre de bandes présentées par l’individu j et pas par l’individu i A partir de cette matrice, un dendrogramme a été construit selon la méthode de Neighbor Joining (NJ).

Table des matières

1 Introduction
1.1 Les bougainvilliers: des plantes exotiques de plus en plus populaires dans les régions tropicales, subtropicales et méditerranéennes mais dont l’identification des cultivars et l’attribution à une espèce ou à un groupe d’hybride restent encore difficiles et confuses
1.1.1 Les bougainvilliers : des plantes grimpantes en hommage à Bougainville
1.1.2 Une plante exotique de plus en plus populaire pour sa floraison spectaculaire
1.1.3 Le genre Bougainvillea et ses espèces
1.1.4 Les trois principales espèces et trois principaux groupes d’hybrides de bougainvilliers cultivés dans le monde
1.1.5 Une diversité de cultivars obtenue mais dont l’identification des cultivars et l’attribution à une espèce ou à un groupe d’hybrides sont difficiles et confuses
1.2 Les bougainvilliers : plantes phare du Cannebeth mais qui doivent être caractérisées afin de créer de nouveaux cultivars rustiques et d’obtenir la certification « collection nationale »
1.2.1 Les bougainvilliers : plantes phare du Cannebeth
1.2.2 Le froid et le gel : les principaux freins à l’achat de ces fleurs de voyage
1.2.3 Une collection qui doit être caractérisée phénotypiquement et génétiquement
1.3 Objectifs du stage
2 Matériels et Méthodes
2.1 Matériel Végétal
2.2 Caractérisation phénotypique et génétique de la collection
2.2.1 Caractérisation morphologique
2.2.2 Caractérisation génétique
2.3 Paramètres biologiques et méthodologiques, des espèces ornementales de bougainvilliers, essentiels pour initier un programme d’amélioration
2.4 Réalisation du dossier de demande de certification « collection nationale » du CCVS
3 Résultats
3.1 Caractérisation morphologique de la collection
3.1.1 Caractérisation de 90 individus sur 128
3.1.2 Vérification de l’identité des individus référencés et non référencés
3.1.3 Statistiques descriptives et diversité des caractères morphologiques quantitatifs étudiés
3.1.4 Sélection des caractères quantitatifs et qualitatifs les plus discriminants
3.2 Caractérisation génétique de la collection
3.2.1 Amplification des ISSR
3.2.2 Relations génétiques
3.3 Paramètres biologiques et méthodologiques, des espèces ornementales de bougainvilliers, essentiels pour initier un programme d’amélioration
3.3.1 Les différentes méthodes d’obtention de nouveaux cultivars
3.3.2 La polyploïdie
3.3.3 B. glabra: l’espèce ornementale la plus tolérante au froid
3.4 Réalisation du dossier de demande de certification « collection nationnale » du CCVS
4 Discussion
4.1 Les outils morphologiques et moléculaires
4.1.1 Les outils morphologiques
4.1.2 Les outils moléculaires
4.2 Une collection qui semble se structurer en trois principaux groupes
4.3 Une collection qui présente de nombreux clones et mutants
4.3.1 Les 13 groupes de proximité confirmés
4.3.2 Les 6 groupes de clones clairement identifiés
4.3.3 Les individus proches, les mutants et les clones à confirmer par des études futures
4.4 Les cultivars ‘Violet de Mèze’ (‘VDM’) et ‘Sanderiana Alexandra’ (‘SanderianaA’) : des
parents potentiels pour la création de nouveaux cultivars rustiques
5 Conclusion
6 Bibliographie

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