Architecture et évolution de trois espèces du genre Coffea (groupe Baracoffea), illustrant une adaptation remarquable au climat chaud et sec du Nord-Ouest de Madagascar - IRD - Institut de recherche pour le développement Access content directly
Theses Year : 2024

Architecture and Evolution of Three Species of the Genus Coffea (Baracoffea Group), Illustrating Remarkable Adaptation to the Hot and Dry Climate of Northwestern Madagascar

Architecture et évolution de trois espèces du genre Coffea (groupe Baracoffea), illustrant une adaptation remarquable au climat chaud et sec du Nord-Ouest de Madagascar

Rickarlos Bezandry

Abstract

Madagascar is currently home to 65 of the 130 Coffea species described in the Rubiaceae family, occupying highly diverse types of ecoregion. The Baracoffea group, composed of 9 endemic species, is exclusively present in the dry deciduous forest of the western regions of Madagascar. Although little known, these species represent a good model to characterise the evolutionary mechanisms involved in the adaptation of coffee trees to dry and hot climates, despite the fact that they are seriously threatened in their natural habitat. The objectives of this study are to characterise the architecture (in two study sites : the Ankarafantsika National Park and the Antsanitia forest) and to understand the molecular evolution of Baracoffea group, in relation to their environment and morphology, via the architectural and phylogenomic approaches, respectively. The results obtained revealed intra- and inter-specific architectural variability for all the traits analysed. Like the other species in the genus, the three species analysed follow the Roux architectural model, although their specific expression is atypical for coffee plants. In relation to their environment and compared to Mascarocoffea species, these three species have adopted a new growth strategy based on drought avoidance, growth rhythmicity, a new axis with defined growth, and terminal sexuality. Chloroplastic and nuclear hylogenetic analyses confirm a monophyletic origin for Baracoffea and suggest a divergence with a Coffea group originating in northern Madagascar (Subterminales series) 7 millions years ago. Combined with the climatic data, our results suggest that the Baracoffea species have adapted to the hot and dry climate of the dry forests of western Madagascar, while the northern species have adapted to a contrasting climate. These results highlight the value of wild relatives of cultivated plants whose production is threatened by climate change.
Madagascar abrite actuellement 65 des 130 espèces de Coffea décrites dans la famille des Rubiacées, occupant des types d'écorégions très diversifiés. Le groupe Baracoffea, composé de 9 espèces endémiques, est exclusivement présent dans la forêt sèche déciduale des régions occidentales de Madagascar. Bien que peu connues, ces espèces représentent un bon modèle pour caractériser les mécanismes évolutifs impliqués dans l'adaptation des caféiers aux climats secs et chauds, malgré le fait qu'elles soient sérieusement menacées dans leur habitat naturel. Les objectifs de cette étude sont de caractériser l'architecture (dans deux sites d'étude : le Parc National d'Ankarafantsika et la forêt d'Antsanitia) et de comprendre l'évolution moléculaire du groupe Baracoffea, en relation avec leur environnement et leur morphologie, via les approches architecturales et phylogénomiques, respectivement. Les résultats obtenus ont révélé une variabilité architecturale intra- et inter-spécifique pour tous les traits analysés. Comme les autres espèces du genre, les trois espèces analysées suivent le modèle architectural de Roux, bien que leur expression spécifique soit atypique pour les caféiers. En relation avec leur environnement et comparées aux espèces de Mascarocoffea, ces trois espèces ont adopté une nouvelle stratégie de croissance basée sur l'évitement de la sécheresse, la rythmicité de la croissance, un nouvel axe à croissance définie, et une sexualité terminale. Les analyses phylogénétiques chloroplastiques et nucléaires confirment une origine monophylétique pour Baracoffea et suggèrent une divergence avec un groupe de Coffea originaire du nord de Madagascar (série Subterminales) il y a 7 millions d'années. Combinés avec les données climatiques, nos résultats suggèrent que les espèces de Baracoffea se sont adaptées au climat chaud et sec des forêts sèches de l'ouest de Madagascar, tandis que les espèces du nord se sont adaptées à un climat contrasté. Ces résultats mettent en évidence la valeur des parents sauvages des plantes cultivées dont la production est menacée par le changement climatique.
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Cite

Rickarlos Bezandry. Architecture et évolution de trois espèces du genre Coffea (groupe Baracoffea), illustrant une adaptation remarquable au climat chaud et sec du Nord-Ouest de Madagascar. Sciences de l'environnement. Université de Mahajanga, Madagascar, 2024. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04617386⟩

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