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Exploration de la diversité phénotypique d'une collection marocaine d'orge maintenue ex-situ dans la banque de gènes de l'INRA

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Cette étude a pour objectif d'analyser l'étendue de la diversité phénotypique d’une collection constituée de 200 populations locales marocaines d’orge, conservée ex-situ dans la banque de gènes de l’INRA, sur la base de 12 caractères agro-morphologiques en utilisant les indices de diversité et les analyses multi variées. L’indice de Shannon-Weaver (H’) a montré une forte variation pour l’ensemble des caractères étudiés. Le H’ moyen obtenu pour l’ensemble de la collection est de 0,63. Par ailleurs, l’analyse en composantes multiples (ACM) ont permis de structurer la diversité observée en deux grands groupes selon l’origine et la proximité géographique de chaque accession. Le premier groupe est constitué principalement des accessions d’orge issues des montagnes de l’Atlas et du Rif et l’autre groupe est composé des accessions originaires des autres régions agroécologiques du Maroc. Cette diversité pourrait être valorisée pour le développement de variétés à usages multiples. Mots clés : Diversité phénotypique, populations locales, conservation ex-situ, valorisation, banque de gènes, orge.
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68 Sahri et al.: Diversité phénotypique d’une collection marocaine d’orge
Exploration de la diversité phénotypique d’une collection
marocaine d’orge maintenue ex-situ dans la banque de
gènes de l’INRA
A. SAHRI1*, N. QARIOUH1, H. OUABBOU1
(Reçu le 12/01/2022; Accepté le 28/01/2022)
Résumé
Cette étude a pour objectif d'analyser l'étendue de la diversité phénotypique d’une collection constituée de 200 populations locales
marocaines d’orge, conservée ex-situ dans la banque de gènes de l’INRA, sur la base de 12 caractères agro-morphologiques en utilisant
les indices de diversité et les analyses multivariées. L’indice de Shannon-Weaver (H’) a montré une forte variation pour l’ensemble
des caractères étudiés. Le H’ moyen obtenu pour l’ensemble de la collection est de 0,63. Par ailleurs, l’analyse en composantes
multiples (ACM) ont permis de structurer la diversité observée en deux grands groupes selon l’origine et la proximité géographique
de chaque accession. Le premier groupe est constitué principalement des accessions d’orge issues des montagnes de l’Atlas et du
Rif et l’autre groupe est composé des accessions originaires des autres régions agro-écologiques du Maroc. Cette diversité pourrait
être valorisée pour le développement de variétés à usages multiples.
Mots clés: Diversité phénotypique, populations locales, conservation ex-situ, valorisation, banque de gènes, orge
1 Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre Régional de la Recherche Agronomique de Settat, Maroc
Abstract
This study was conducted to analyze the extent of phenotypic diversity of a collection consisting of 200 Moroccan barley landraces,
conserved ex-situ in the INRA Genebank, on the basis of 12 morphological characters using diversity indices and multivariate
analysis. The Shannon-Weaver index (H’) showed a strong variation for all the studied traits. The H’ mean for the entire collection
was 0.63. In addition, the multiple component analysis (MCA) structured the observed diversity into two large groups according
to the origin and geographic proximity of each accession. The rst group consists mainly of barley accessions from the Atlas and
Rif mountains and the other group is composed of accessions from other agro-ecological regions of Morocco. This diversity could
be exploited for the development of varieties with multiple uses.
Keywords: Phenotypic diversity, landraces, ex-situ conservation, valorization, genebank, barley
Exploring the phenotypic diversity of a Moroccan barley collection conserved ex-situ in the INRA Genebank
© Revue Marocaine des Sciences Agronomiques et Vétérinaires • p-ISSN: 2028-991X www.agrimaroc.org
INTRODUCTION
L’orge est l’une des plus vieilles céréales cultivées au
Maroc. Elle joue un rôle capital aussi bien en alimentation
humaine qu’animale et peut être cultivée dans toutes les
régions agricoles du pays.
La plupart des agriculteurs au Maroc utilisent leurs propres
variétés locales d’orge qui ont été sélectionnées au cours de
plusieurs siècles (Sadiki et al., 2002, Saidi et al., 2006). La
topographie complexe et l’hétérogénéité environnementale
du pays couplées avec l’histoire de longue date et la diver-
sité culturelle de sa population ont favorisé l’évolution et
l’existence d’un large éventail de populations locales d’orge
(Birouk et al., 1995; Amri et al., 1997, Amri et al., 2005,
Jensen et al., 2013). Du fait de leur adaptation ancienne à
des conditions environnementales très variables et à des
pratiques agronomiques locales, les populations tradition-
nelles d’orge ont accumulé une vaste gamme de variabilité
génétique, ce qui rend leur conservation, caractérisation
et utilisation importantes (Newton et al., 2010; Comadran
et al., 2011; Yahiaoui et al., 2014; Dwivedi et al., 2017,
Piechota et al., 2019).
À cet eet, plusieurs populations locales d’orge issues
de diérentes régions du Maroc sont conservées dans la
banque de gènes de l’INRA. Cette banque de gènes, située
dans le Centre Régional de la Recherche Agronomique
de Settat, préserve et gère plus de 8600 accessions d’orge
(Variétés locales, cultivars, …etc) originaires du Maroc et
de plusieurs régions du Monde.
La gestion des ressources phytogénétiques implique une
caractérisation agronomique, morphologique, physiolo-
gique et génétique du germoplasme conservé (Gepts, 2006;
Upadhyaya et al., 2008; Mascher et al., 2019; Nguyen &
Norton, 2020).
De plus, une utilisation optimale de ces ressources géné-
tiques passe nécessairement par la connaissance de la
diversité phénotypique de la collection. L’étude de la diver-
sité et la caractérisation morphologique sont la première
étape dans la classication et la description de tout matériel
génétique végétal (Jain et al., 1975; Assefa, 2003; Gixhari
et al., 2014; Chavan et al., 2018).
Plusieurs études ont porté sur la description et l’analyse de
la diversité des collections mondiales de populations tradi-
tionnelles d’orge aussi bien au niveau morphologique que
moléculaire (Jilal et al., 2008; Comadran et al., 2009; Silvar
et al., 2010; Pasam et al., 2014; Poets et al., 2015; Milner
et al., 2019). Ces études ont révélé de nouveaux génotypes
avec des caractères désirables et qui peuvent être utilisés
comme matériel de base pour sélectionner des cultivars spé-
ciques adaptés aux diérentes régions de culture de l’orge.
Outre l’analyse de la diversité présente dans les variétés lo-
cales d’orge, la compréhension des traits qui structurent cette
diversité est essentielle pour une organisation ecace du
matériel génétique à conserver (Hamblin et al., 2010; Pasam
et al., 2012; Samberg et al., 2013; Dziurdziak et al., 2020).
La structure génétique des populations traditionnelles des
espèces cultivées reète les interactions de divers facteurs, y
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Rev. Mar. Sci. Agron. Vét. 10(1) (Mars 2022) 68-76
compris l’histoire évolutive à long terme de l’espèce (chan-
gements dans la répartition, la fragmentation de l’habitat
et l’isolement des populations), la dérive génétique, le ux
génétique et la sélection (Schaal et al., 1998; Brush 2000;
Leclerc & Coppens d’Eeckenbrugge 2012; Labeyrie et al.,
2016a). Tous ces facteurs ont des conséquences directes ou
indirectes signicatives sur la conservation et l’utilisation
durable de la diversité génétique (Muñoz-Amatriaín et al.,
2014; Mulugeta et al., 2016).
L’objectif de cet article est d’évaluer la diversité d’une
collection composée de populations locales d’orge issues
de plusieurs régions géographiques du Maroc et maintenues
dans la banque de gènes de l’INRA, en se basant sur les des-
cripteurs agro-morphologiques de Bioversity International.
Il s’agit de (i) décrire et comparer, les niveaux de diversité
présents dans la collection; (ii) et étudier la diversité pré-
sente au niveau de cette collection en tenant compte de
l’origine géographique de chaque population d’orge et ainsi
lister les patrons qui structurent cette variabilité. Les infor-
mations recueillies permettront de mieux exploiter et gérer
ce matériel étudié et d’identier les stratégies à adopter en
vue d’une conservation optimale et utilisation durable.
MATÉRIEL ET MÉTHODES
Matériel végétal
Le matériel végétal est constitué de 200 accessions (popu-
lations locales) d’orge à six rangs d’origine marocaine,
conservées dans la banque de gènes du CRRA de Settat.
Elles ont été collectées de diérentes régions du pays
(Figure 1) et ont été classées selon leurs origines en 6 zones
géographiques telles que reporté dans Ben-Ghabrit (2016).
En plus de la collection, quatre variétés témoins d’orge
ont été utilisées dans cette étude. Il s’agit des variétés:
Merzagua, Rabat, Taa et Oussama.
Installation des essais
Les essais ont été installés durant les campagnes agricoles
2017 – 2018 dans la station expérimentale de Sidi El Aydi
(latitude 33° 07’ 16’’N, longitude 007° 37’ 48’’W, altitude
240 m) située à 15 Km de la ville de Settat. Le cumul
des précipitations enregistrées courant les campagnes
agricoles 2017 – 2018 sont de 362 mm. Les températures
minimales et maximales enregistrées sont de -1 °C et 42°C.
Figure 1: Carte du Maroc indiquant les zones de collecte des accessions d’orge étudiées. Les diérentes couleurs repré-
sentent les zones géographiques d’origine de chaque accession
Atlas (Atlas Saharien, Anti Atlas, Haut Atlas et Moyen Atlas); Mam (Maroc atlantique moyen); Man (Maroc atlantique
nord); MO (Maroc Oriental); MS (Maroc Saharien; Rif (Région du Rif et Nord du Maroc).
70 Sahri et al.: Diversité phénotypique d’une collection marocaine d’orge
Le dispositif expérimental mis en place pour les 200 acces-
sions de la collection marocaine est un dispositif en «aug-
mented design in randomized complete block» (Federer &
Raghavarao, 1975). Ce dispositif a été utilisé en raison du
nombre élevé des accessions à tester. C’est un dispositif
constitué de 20 blocs de 14 parcelles élémentaires chacun.
Chaque parcelle élémentaire, a une supercie de 1,2 m2 (4
lignes de 1 m espacées de 30 cm). La distance inter-par-
cellaire est de 0,6 m et la distance inter-bloc est de 1 m.
Un apport d’engrais a été appliqué avant le semis et tout au
long de la croissance des plantes. Un désherbage régulier
a été eectué pendant toutes les phases de la culture et des
traitements phytosanitaires ont été appliqués pour assurer la
protection des plantes contre les attaques des virus, cham-
pignons et insectes.
Caractérisation agro-morphologique
La caractérisation morphologique des accessions a été
eectuée selon des normes internationales, particulière-
ment celles de «Bioversity International» (ex IPGRI) et ont
porté sur 7 caractères qualitatifs (Port de la plante; Pilosité
du rachis; Pigmentation de la tige; Intensité de la cire;
Densité de l’épi; Couleur de la barbe; Couleur des grains)
et 5 quantitatifs (Longueur de l’épi; Nombre de jours à
l’épiaison; Hauteur de la plante; Nombre de grains par épi;
Poids de 1000 grains). Pour chacun des traits quantitatifs, les
moyennes (M) et les coecients de variation (SD) ont été
calculés et ont servi à classer l’ensemble des lignées en trois
classes (Classe 1] < M -SD; Classe 2] > M-SD à < M+SD
et Classe 3]> M+SD) comme indiqué dans Zar (1999).
Analyse des données
Les fréquences des diérentes classes phénotypiques pour
chaque caractère (Tableau 1) et dans chacun des groupes
agroécologiques de la collection ont été calculées. Sur
la base de ces fréquences, l’indice de Shannon-Weaver
(Shannon & Weaver, 1948) a été calculé pour chaque trait
dans le but d’estimer la diversité phénotypique au niveau de
chaque groupe agroécologique de la collection marocaine.
Une analyse en composantes multiples (ACM) a été réali-
Tableau 1: Liste des caractères étudiés, leurs classes phénotypiques respectives et le pourcentage des fréquences
de chaque classe dans les diérentes collections étudiées
Zones géographiques Pourcen-
tage moyen Test
Chi 2
Atlas Mam Man MO MS Rif
Caractère Morphotype (67) (30) (23) (21) (24) (35)
Pp
Érigé 33 43 26 33 58 17 34
22,1**
Intermédiaire 40 33 48 43 42 69 46
Étalé 27 23 26 24 0 14 21
Pr Court 39 27 48 14 38 29 34 25,4**
Long 61 73 52 86 63 71 67
Pt Absente 72 67 70 62 58 63 67 21,4**
Présente 28 33 30 38 42 37 34
Ic
Faible /Absente 10 37 35 53 50 9 26
22,4**
Intermédiaire 43 53 61 43 50 43 48
Élevée 46 10 4 5 0 59 26
DE
Dense 15 13 9 38 8 0 13
17,6*
Intermédiaire 60 73 70 52 71 83 68
Lâche 25 13 22 10 21 17 20
CB Blanche 43 23 52 67 29 14 37 20,2*
Jaune 57 77 48 33 71 86 63
CG Bleuâtre 27 47 13 71 21 49 36 70,3***
Brunâtre 73 53 87 29 79 51 64
Précocité
(jours)
Classe 1 (< 113 j) 0 43 57 29 4 6 18
45,4***
Classe 2 (113 j – 120 j) 39 57 39 67 54 37 46
Classe 3 (> 120 j) 61 0 4 5 42 57 37
LE
(Cm)
Classe 1 (< 7 Cm) 5 37 35 29 13 9 17
102,9***
Classe 2 (7 – 9,5 Cm) 55 60 65 67 54 68 61
Classe 3 (> 9,5 Cm) 40 3 0 5 33 23 23
Hauteur
(Cm)
Classe 1 (< 95 Cm) 0 63 65 48 4 3 23
38,3**
Classe 2 (95 – 110 Cm) 37 37 26 33 38 43 37
Classe 3 (> 110 Cm) 63 0 9 19 58 54 41
NGE
Classe 1 (< 40) 27 13 17 14 17 46 25
93,2***
Classe 2 (40 – 50) 48 53 48 38 42 40 46
Classe 3 (> 50) 25 33 35 48 42 14 30
PMG
(Grammes)
Classe 1 (< 35 g) 22 3 4 10 17 20 15
18,6*
Classe 2 (35 – 45 g) 70 53 61 43 75 71 65
Classe 3 (> 45 g) 7 43 35 48 8 9 21
Pp: Port de la plante; Pr: Pilosité du rachis; Pt: Pigmentation de la tige; Ic: Intensité de la cire; DE: Densité de l’épi; CB: Couleur de la barbe;
CG: Couleur des grains; LE: Longueur de l’épi; Précocité: Nombre de jours à l’épiaison; Hauteur: Hauteur de la plante; NGE: Nombre de
grains par épi; PMG: Poids de 1000 grains. Atlas (Atlas Saharien, Anti Atlas, Haut Atlas et Moyen Atlas); Mam (Maroc atlantique moyen); Man
(Maroc atlantique nord); MO (Maroc Oriental); MS (Maroc Saharien); Rif (Région du Rif et Nord du Maroc).
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Rev. Mar. Sci. Agron. Vét. 10(1) (Mars 2022) 68-76
sée, an d’étudier la structure de la collection marocaine,
sur la base des diérents traits qualitatifs et quantitatifs.
L’ensemble des analyses statistiques ont été réalisées avec
le logiciel R (R Core Team, 2021).
RÉSULTATS
Prol de la diversité phénotypique des accessions d’orge
Les pourcentages des fréquences d’apparition des dif-
férents types morphologiques à l’intérieur de chaque
caractère au niveau de chaque région agroécologique pré-
alablement dénie et sur l’ensemble des accessions d’orge
étudiées sont présentés dans le tableau 1.
Les 12 caractères examinés présentent chacun 2 à 3 classes
phénotypiques et ont permis d’identier au total 33 phé-
notypes dans l’ensemble du matériel étudié. Le test Chi
2 indique que la majorité des caractères phénotypiques
présentent une distribution dépendante de la zone de col-
lecte (tableau 1). Les valeurs de Chi 2 les plus élevées ont
été observées au niveau des caractères CG, Précocité, LE
et NGE. De plus, les zones «Atlas» et «Rif» ont montré
en général la même tendance de distribution de fréquence
pour l’ensemble des caractères.
Ainsi, les accessions d’orge caractérisées par un port de
type « intermédiaire » sont les plus observées (46%) dans
l’ensemble des zones. Les accessions à port «dressé» repré-
sentent 34%, alors que celles à port «étalé» représentent
21%. Pour le caractère pilosité du rachis, les accessions
d’orge à poils du rachis longs sont les plus fréquentes dans
toutes les zones (67%) alors que celles à poils du rachis
courts représentent 34% (Tableau 1). Les accessions d’orge
à tiges non pigmentées (vertes) sont les plus fréquentes
(67%) et les accessions à tiges pigmentées (au niveau de la
base de la plante ou toute la plante) sont moins fréquentes
et ne représentent que 34 % de la collection.
Par ailleurs, la majorité des accessions présentent une in-
tensité de la cire intermédiaire avec une fréquence de 48%.
Les accessions caractérisées par des niveaux d’intensité,
faibles et élevés, représentent chacune 26% de la totalité
de la collection. Les accessions ayant des niveaux de cires
élevés sont plus fréquentes dans les zones « Atlas » et «Rif».
Sur l’ensemble de la collection, la classe des accessions
d’orge à épis moyennement denses est la plus représentée
avec une fréquence totale générale de 68%. Les acces-
sions à épis très denses sont plus fréquentes dans la région
«Maroc Oriental». Alors que les accessions à épis lâches
sont plus présentes dans les zones «Atlas», «Maroc Saha-
rien» et «Rif».
La répartition des accessions d’orge selon la couleur de
la barbe montre que 63 % sont de coloration jaune alors
que 38 % sont de coloration blanche. Il est à noter que les
accessions à barbes jaunes sont prédominantes dans les
zones «Mam», «MS» et «Rif» et celles à barbes blanches
sont plus fréquentes dans la zone «MO».
La couleur des grains présente également une variation
sur l’ensemble des 200 accessions. Les grains de couleur
brune représentent 64 %. Ils sont les plus abondants dans
la collection que les grains de couleur bleue (36 %).
Une grande partie des accessions d’orge de la collection
épient entre 113 et 120 jours (classe 2). Cette classe
représente environ 46% de l’ensemble des accessions de
la collection. Par ailleurs, au niveau des zones «Atlas» et
«Rif», la majorité des accessions sont tardives (classe 3)
et épient au-delà de 120 jours.
Les accessions à longueur d’épi moyenne (Classe 2) sont
majoritairement représentées, avec une fréquence de 61 %.
Dans les zones «Atlas» et «Rif», les accessions d’orge à
épi long (supérieur à 9,5 cm) sont plus fréquentes, tandis
que les accessions à épi court (inférieur à 7 cm) sont plus
répandues dans les zones «Man», «Mam» et «MO».
La distribution phénotypique du caractère hauteur a montré
que 41 % des accessions d’orge de la collection dépassent
110 cm (Classe 3). Cette classe prédomine au niveau des
zones «Atlas», «MS» et «Rif» et est moins présente dans
les zones «Man» et «Mam».
Le nombre de grains par épi (NGE) de la majorité des
accessions de la collection varient entre 40 et 50 grains par
épi (classe 2). Cette classe représente 46% de l’ensemble
des accessions étudiées. Les accessions ayant un NGE
supérieure à 50 sont plus fréquentes dans les zones «Man»,
«Mam» et «MO», tandis que la fréquence des accessions
ayant un NGE inférieure à 40 grains par épi est plus élevée
dans les zones «Atlas» et «Rif».
Enn, La fréquence des accessions d’orge ayant un poids
de mille grains (PMG) qui varie entre 35 et 45 g est la plus
prédominante (65%). Les accessions ayant un PMG infé-
rieur à 35 g sont plus fréquentes dans les zones «Atlas» et
«Rif», tandis que les accessions ayant un PMG supérieur à
45 g sont plus répandues dans les zones «Man» et «Mam».
Estimation des indices de diversité
Les valeurs des indices de diversité estimées pour chaque
zone géographique et pour chacun des caractères étudiés
sont résumées dans le tableau 2. La collection présente une
grande variabilité pour les diérents caractères mesurés.
L’indice de diversité de Shannon-Weaver (H’) moyen,
calculé à partir des fréquences des caractères considérés
dans cette étude, est de 0,63; indiquant ainsi une importante
diversité morphologique des accessions d’orge de la collec-
tion étudiée. Cet indice varie entre 0,67 pour les accessions
originaires de la zone «Atlas» et 0,59 pour les accessions
d’orge originaires du de la zone «MS» (Tableau 2).
La diversité élevée de la collection étudiée est due principa-
lement à la présence de plusieurs caractères polymorphes
(Tableau 1 et Tableau 2). Individuellement, les caractères
ont montré diérents niveaux de diversité au sein des six
zones. Les indices H’ les plus élevés ont été enregistrés pour
les caractères « Intensité de la cire », «Port de la plante»,
«Couleur de la barbe» et «NGE» (Tableau 1). Alors que
les indices H’ les plus faibles ont été observés pour les
caractères «Pilosité du rachis», «Précocité» et le «PMG».
Structuration de la diversité de la collection
Dans le but d’identier les ressemblances et les dis-
semblances entres les accessions étudiées ainsi que leur
structuration, une analyse des correspondances multiples
(ACM) a été réalisée sur les 200 accessions d’orge étudiées
à partir des 12 caractères observés, en prenant l’origine
géographique des accessions comme critère de classica-
tion (Tableau 3 et Figure 2).
72 Sahri et al.: Diversité phénotypique d’une collection marocaine d’orge
L’ACM réalisée sur l’ensemble des accessions d’orge
révèle que les 6 premiers axes expliquent plus de 55 %
de la variation totale de la diversité (Tableau 3). Les deux
premiers axes seront utilisés pour décrire la variabilité
totale des accessions, soit 24 % de la variance.
La gure 2 présente la projection des 200 accessions d’orge
sur le plan principale (axes 1 et 2) de l’ACM. Le premier
axe décrit 15,50 % de la variation. Cette composante est
corrélée positivement avec les variables: «précocité»,
«couleur de la barbe» et «port de la plante». Alors que
le second axe explique 9,10 % de variance totale. Les
variables corrélées positivement à cet axe sont: «densité
de l’épi», la «hauteur», le «poids de 1000 grains» et la
couleur des grains.
Les deux premiers axes de l’ACM ont permis d’opposer
deux grands groupes (Figure 2). Le premier groupe est
constitué principalement des accessions d’orge originaires
des zones «Atlas», «Rif» et «MS». Ces accessions se carac-
Tableau 3: Valeurs propres et pourcentage de la variation total exprimés pour les six premiers axes à partir des
12 caractères en analyse des correspondances multiples
Dim 1 Dim 2 Dim 3 Dim 4 Dim 5 Dim 6
Valeur propre 0,33 0,19 0,19 0,17 0,15 0,14
% de la variance totale 15,5 9,10 8,81 8,23 6,98 6,61
% de la variance totale cumulée 15,5 24,6 33,4 41.6 48.6 55,2
Dim: axe factoriel de l’ACM
Tableau 2: Indices H’ de Shannon-Weaver estimés pour les diérentes variables phénotypiques étudiées
Zones géographiques
Caractères Atlas Mam Man MO MS Rif
Pp 0,78 0,77 0,76 0,67 0,49 0,61
Pr 0,58 0,52 0,50 0,45 0,58 0,53
Pt 0,53 0,56 0,54 0,51 0,49 0,58
Ic 0,92 0,80 0,58 0,68 0,60 0,90
DE 0,68 0,55 0,57 0,67 0,56 0,63
CB 0,78 0,64 0,69 0,64 0,60 0,61
CG 0,58 0,69 0,59 0,60 0,61 0,69
Précocité 0,58 0,59 0,60 0,58 0,60 0,61
LE 0,60 0,57 0,57 0,58 0,69 0,58
Hauteur 0,68 0,47 0,61 0,64 0,59 0,57
NGE 0,76 0,70 0,74 0,62 0,74 0,72
PMG 0,56 0,59 0,58 0,58 0,52 0,56
Moyenne 0,67 0,62 0,61 0,60 0,59 0,63
Pp: Port de la plante; Pr: Pilosité du rachis; Pt: Pigmentation de la tige; Ic: Intensité de la cire; DE: Densité de l’épi; CB: Couleur de la barbe;
CG: Couleur des grains; LE: Longueur de l’épi; Précocité: Nombre de jours à l’épiaison; Hauteur: Hauteur de la plante; NGE: Nombre de
grains par épi; PMG: Poids de 1000 grains. Atlas (Atlas Saharien, Anti Atlas, Haut Atlas et Moyen Atlas); Mam (Maroc atlantique moyen); Man
(Maroc atlantique nord); MO (Maroc Oriental); MS (Maroc Saharien); Rif (Région du Rif et Nord du Maroc).
Figure 2 : Projection des 200 accessions d’orge sur les plans des axes 1-2 de l’ACM sur la base des variables phénotypiques
et morphologiques considérées dans notre étude
Atlas (Atlas Saharien, Anti Atlas, Haut Atlas et Moyen Atlas); Mam (Maroc atlantique moyen); Man (Maroc atlantique
nord); MO (Maroc Oriental); MS (Maroc Saharien; Rif (Région du Rif et Nord du Maroc).
73
Rev. Mar. Sci. Agron. Vét. 10(1) (Mars 2022) 68-76
térisent par des plantes hautes, un cycle de développement
long, des épis lâches à intermédiaires et un PMG moyen à
faible. Le deuxième groupe est composé majoritairement
des accessions d’orge issues des zones «Man», «Mam»
et «MO». Les accessions de ce groupe sont précoces, de
hauteur moyenne et ont un PMG élevé par rapport aux
accessions du groupe 1.
DISCUSSION
Les informations sur les populations locales traditionnelles
disponibles, leurs origines géographiques et la compréhen-
sion de leurs relations peuvent être utilisées pour mieux
comprendre la diversité présente dans ces populations. Ces
informations peuvent être recueillies à partir des études
phénotypiques et génotypiques utilisant soit des marqueurs
morphologiques, soit des marqueurs moléculaires ou une
combinaison des deux pour une caractérisation optimale
des génotypes. Les marqueurs morphologiques ont été
largement utilisés pour la description de la diversité des
ressources phyto-génétiques, et continuent de jouer un
rôle important aujourd’hui même lorsque des marqueurs
moléculaires sont utilisés (Jaradat & Shahid, 2006; Hailu
et al., 2010; Chentou et al., 2014; Sahri et al., 2014a;
Lazaridi et al., 2017).
Dans cette étude, une importante diversité agro-morpholo-
gique a été observée entre les accessions d’orge marocaines
maintenues dans la banque de gènes de l’INRA. Les mor-
photypes phénotypiques présentent une gamme importante
de variation pour la majorité des caractères étudiés. Sadiki
et al. (2002), Rh’rib et al. (2002) et Jilal (2011) ont reportés
des résultats similaires pour l’orge au Maroc.
L’indice de Shannon-Weaver moyen estimé pour la collec-
tion d’orge est de l’ordre de 0,63. Ce résultat est similaire
à ceux reportés pour les populations locales d’orge en
Nord de l’Afrique (Allel et al., 2017; Bouhaouel et al.,
2019; Rahal-Bouziane et al., 2020), en Espagne (Lasa et
al., 2001) et en Ethiopie (Assefa et al., 2004; Gegnaw &
Hadado, 2014, Hailu et al., 2016).
De plus, les indices H’ estimées pour chaque zone géo-
graphique varient d’une région à une autre; ce qui suggère
que la variation morphologique des accessions d’orge est
fortement inuencée par des facteurs environnementaux,
climatiques et écologiques. Sahri et al. (2014a), ayant
étudiés des populations locales de blé dur au Maroc, ont
expliqué que la variabilité des indices de H’ entre régions
peut être associée à l’adaptation de ces populations de blé
dur aux diérents environnements dans lesquels elles sont
cultivées depuis des siècles.
D’autre part, les analyses multi variées ont permis de struc-
turer la diversité observée en deux grands groupes selon
l’origine et la proximité géographique de chaque accession.
Un groupe est constitué principalement des accessions
d’orge issues des montagnes de l’Atlas et du Rif et l’autre
groupe est composé des accessions originaires des autres
régions agro-écologiques du Maroc. Les résultats de l’ana-
lyse des correspondances multiples ont mis en évidence
une structuration à caractère régional. Des résultats simi-
laires ont été observés par Kehel et al. (2013). En étudiant
la structure génétique de variétés locales marocaines de blé
dur, Kehel et al. (2013) ont observé un regroupement des
populations locales de blé dur selon l’origine agroécolo-
gique de chaque population. Ils ont conclu que les variétés
locales ont tendance à se regrouper en fonction de leur
adaptation agroécologique.
En eet, les variations morphologiques observées entre les
diérents groupes de diversité phénotypique suggèrent que
les accessions d’orge sont maintenues sous des processus
évolutifs très diérents dans leur agroécosystème respec-
tif. Les agroécosystèmes sont susceptibles d’exercer des
pressions sélectives très variables sur l’évolution de ces
populations locales (Sadiki et al., 2005; Deu et al., 2008;
Samberg et al., 2010) de même que les pressions anthro-
piques et ethniques (Barnaud et al., 2007; Labeyrie et al.,
2014a; Labeyrie et al., 2016b; Kamau et al., 2017).
Cette évolution constante inuencée par les facteurs envi-
ronnementaux dans les diérents agroécosystèmes donne
aux accessions des caractéristiques qui leurs sont propres
(Leclerc & Coppens d’Eeckenbrugge, 2011; Sahri et al.,
2014b; Labeyrie et al., 2014b, Mercer & Perales, 2019). Le
mode de gestion des semences par les agriculteurs d’une
même région tels que la sélection (choix des génotypes les
plus adaptés à leurs besoins), les échanges de semences
entre voisins et les pratiques agricoles conduisent au
maintien, voire la création d’une diversité phénotypique
importante (Samberg et al., 2013; Labeyrie et al., 2014b;
Thomas et al., 2015). Ces facteurs évolutifs pourraient
être les causes de la nette diérenciation agro-morpholo-
gique observée entre les accessions des deux groupes de
l’analyse des correspondances multiples. Ce qui favorise
le maintien de la variabilité de chaque groupe qui évolue
de façon isolée des autres.
La connaissance du statut et de l’organisation spatiale de la
variabilité génétique revêt un intérêt fondamental dans la
gestion et la conservation des ressources phyto génétiques
(Van Treuren et al., 2009; Casals et al., 2017; Ramirez‐
Villegas et al., 2020). Les résultats obtenus ont montré
que les collections d’orge maintenues dans la banque de
gènes de l’INRA présentent une diversité phénotypique
importante et structurée; et permettraient ainsi de mettre en
place les futures stratégies de prospection, d’acquisition et
de conservation des accessions d’orge, qui devraient être
adoptées par la banque de gènes de l’INRA.
CONCLUSION
La présente étude a révélé un prol intéressant du niveau
et de la structure de la variabilité génétique au sein de la
collection marocaine de l’orge conservée dans la banque de
gènes de l’INRA. L’importante diversité mise en évidence
au niveau agro-morphologique ore un large potentiel pour
l’amélioration variétale de l’orge au Maroc. Cette diversité
pourrait être valorisée pour l’alimentation, le fourrage ainsi
que pour le développement de variétés à usages multiples.
De plus, une bonne adéquation entre l’origine agroéco-
logique et la structure de la diversité a été observée. Le
regroupement des accessions d’orge provenant de régions
géographiquement proches peut être expliqué par les
échanges de semences entre les agriculteurs voisins. Ce
ux de semences favorise le maintien d’une variabilité
inter- et intra- régions, comme il a été reporté dans plusieurs
études antérieures.
Toutefois pour mieux exploiter cette diversité, une ana-
lyse de la diversité génétique en utilisant des marqueurs
moléculaires doivent être réalisées an de comprendre la
structure de ces accessions.
74 Sahri et al.: Diversité phénotypique d’une collection marocaine d’orge
RÉFÉRENCES
Allel D., Ben-Amar A., Lamine M. & Abdelly C. (2017). Rela-
tionships and genetic structure of North African barley (Hordeum
vulgare L.) germplasm revealed by morphological and molecular
markers: Biogeographical considerations. South African Journal
of Botany, 112/ 1-10.
Amri A., Taghouti M., Rh’rib K., Ouassou A. & El Touq E. M.
(1997). État et utilisations des ressources phyto-génétiques céréa-
lières au Maroc. Proceeding d’un séminaire national. Ressources
phyto génétiques et développement durable, édité par Birouk A.
et Rejdali M. Actes Éditions, 1997.
Amri A., Ouammou L. & Nassif F. (2005). Barley-based food
in Southern Morocco. Food barley: Importance, uses and local
knowledge, 22.
Assefa A. (2003). Genetic variability and Breeding Potential of
Barley (Hordeum vulgare L.) Landraces from North Shewa in
Ethiopia. PhD Thesis, Faculty of natural and agricultural sciences
university of free State, Bloemfontein, South Africa. 226 p.
Assefa A. & Labuschagne M. T. (2004). Phenotypic variation
in barley (Hordeum vulgare L.) landraces from north Shewa in
Ethiopia. Biodiversity & Conservation, 13: 1441-1451.
Barnaud A., Deu M., Garine E., McKey D. & Joly H. I. (2007).
Local genetic diversity of sorghum in a village in northern Cam-
eroon: structure and dynamics of landraces. Theoretical and
Applied Genetics, 114: 237-248.
Ben-Ghabrit S. (2016). Historique et caractérisation de l’invasion
de la morelle jaune (Solanum elaeagnifolium) au Maroc. Revue
Marocaine de Protection des Plantes, 10.
Birouk A., Tazi M., Mellas H. & Maghnouj M. (1995). Rapport
de pays pour la conférence technique internationale de la FAO
sur les ressources phyto génetiques.
Bouhaouel I., Medini M., Belhadj H., Ayed O. S., Jabri C. & Slim
H. (2019). Phenotypic diversity of barley (Hordeum vulgare)
landraces from the Center and the South of Tunisia and identi-
cation of potential area of on-farm conservation. New Sci., 66:
4157-4169.
Brush S.B. (2000). The issues of in-situ conservation of crop
genetic resources. In: Brush SB (ed.) Genes in the Field: On-
farm Conservation of Crop Diversity. International Development
Research Centre, Ottawa, Canada and International Plant Genetic
Resources Institute, Lewis Publishers, Rome, Italy, pp: 3-26.
Casals J., Casañas F. & Simó J. (2017). Is it still necessary to
continue to collect crop genetic resources in the Mediterranean
area? A case study in Catalonia. Econ. Botany, 71: 330-341.
Chavan L. N., Patil S. M., Kauthale V. K. & Nalawade A. D.
(2018). Morphological characterization of sorghum [Sorghum bi-
color (L.) Moench] landraces using DUS descriptor. Agricultural
Science Digest-A Research Journal, 38: 221-224.
Chentou L., Sahri A., Arbaoui M., Birouk A., Roumet P., Muller
M. H. & Belqadi L. (2014). Diversité agro-morphologique et ges-
tion variétale par les agriculteurs du blé dur (Triticum turgidum
ssp. durum) dans le Pré-Rif marocain. Revue Marocaine des
Sciences Agronomiques et Vétérinaires, 2: 30-38.
Comadran J., Thomas W. T. B., Van Eeuwijk F. A., Ceccarelli
S., Grando S., Stanca A. M., & Ouabbou H. (2009). Patterns of
genetic diversity and linkage disequilibrium in a highly structured
Hordeum vulgare association-mapping population for the Medi-
terranean basin. Theoretical and Applied Genetics, 119: 175-187.
Comadran J., Russell J. R., Booth A., Pswarayi A., Ceccarelli
S., Grando S., & Benbelkacem A. (2011). Mixed model asso-
ciation scans of multi-environmental trial data reveal major loci
controlling yield and yield related traits in Hordeum vulgare in
Mediterranean environments. Theoretical and Applied Genetics,
122: 1363-1373.
Deu M., Sagnard F., Chantereau J., Calatayud C., Hérault D.,
Mariac C., & Mamadou A. (2008). Niger-wide assessment of
in-situ sorghum genetic diversity with microsatellite markers.
Theoretical and Applied Genetics, 116: 903-913.
Dwivedi S. L., Scheben A., Edwards D., Spillane C. & Ortiz R.
(2017). Assessing and exploiting functional diversity in germ-
plasm pools to enhance abiotic stress adaptation and yield in
cereals and food legumes. Frontiers in plant science, 8: 1461.
Dziurdziak J., Bolc P., Wlodarczyk S., Puchta M., Gryziak G.,
Podyma W. & Boczkowska M. (2020). Multifaceted Analysis
of Barley Landraces Collected during Gene Bank Expeditions
in Poland at the End of the 20th Century. Agronomy, 10: 1958.
Federer W. T. & Raghavarao D. (1975). On augmented designs.
Biometrics, 29-35.
Gegnaw S. T. & Hadado T. T. (2014). Genetic diversity of qualita-
tive traits of barley (Hordeum Vulgare L.) landrace populations
collected from Gamo Highlands of Ethiopia. International Jour-
nal of Biodiversity and Conservation, 6: 663-673.
Gepts P. (2006). Plant genetic resources conservation and utiliza-
tion. Crop Science, 46: 2278-2292.
Gixhari B., Vrapi H. & Hobdari V. (2014). Morphological charac-
terization of pea (Pisum sativum L.) genotypes stored in Albanian
genebank. Albanian Journal of Agricultural Sciences, 169.
Hailu F., Johansson E. & Merker A. (2010). Patterns of pheno-
typic diversity for phenologic and qualitative traits in Ethiopian
tetraploid wheat germplasm. Genetic resources and crop evolu-
tion, 57:781-790.
Hailu A., Alamerew S. & Nigussie M. (2016). Phenotypic Di-
versity for Qualitative Characters of Some Barley (Hordeum
vulgare L.) Germplasm. Elixir Agriculture International Journal,
91: 38495-38500.
Hamblin M. T., Close T. J., Bhat P. R., Chao S., Kling J. G.,
Abraham K. J., & Hayes P. M. (2010). Population structure and
linkage disequilibrium in US barley germplasm: implications for
association mapping. Crop Science, 50: 556-566.
Jain S. K., Qualset C. O., Bhatt G. M. & Wu K. K. (1975). Geo-
graphical Patterns of Phenotypic Diversity in a World Collection
of Durum Wheats. Crop Science, 15: 700-704.
Jaradat A. A. & Shahid M. (2006). Patterns of phenotypic variation
in a germplasm collection of Carthamus tinctorius L. from the
Middle East. Genetic Resources and Crop Evolution, 53: 225-244.
Jensen H. R., Belqadi L., De Santis P., Sadiki M., Jarvis D. I. &
Schoen D. J. (2013). A case study of seed exchange networks
and gene ow for barley (Hordeum vulgare subsp. vulgare) in
Morocco. Genetic resources and crop evolution, 60: 1119-1138.
Jilal A., Grando S., Henry R. J., Lee L. S., Rice N., Hill H.,&
Ceccarelli S. (2008). Genetic diversity of ICARDAs worldwide
barley landrace collection. Genetic resources and crop evolution,
55: 1221-1230.
Jilal A. (2011). Assessment of genetically diverse international
barley germplasm for development of food product applications,
PhD thesis, Southern Cross University, Lismore, NSW.
Kamau J. I., Labeyrie V., Njoroge G. N., Wanjoya A. K., Wam-
bugu P. W., Muthamia Z. K., & Leclerc C. (2017). Dealing with
farmers’ Ethnolinguistic dierences when collecting crop diver-
sity on-farm. Plant Genetic Resources, 15: 400-408.
Kehel Z., Garcia-Ferrer A. & Nachit M. M. (2013). Using Bayes-
ian and Eigen approaches to study spatial genetic structure of
Moroccan and Syrian durum wheat landraces. American Journal
of Molecular Biology, 3: 17-31.
Labeyrie V., Deu M., Barnaud A., Calatayud C., Buiron M.,
Wambugu P., & Leclerc C. (2014a). Inuence of ethnolinguistic
diversity on the sorghum genetic patterns in subsistence farming
systems in Eastern Kenya. PLoS One, 9: e92178.
75
Rev. Mar. Sci. Agron. Vét. 10(1) (Mars 2022) 68-76
Labeyrie V., Rono B. & Leclerc C. (2014b). How social organiza-
tion shapes crop diversity: an ecological anthropology approach
among Tharaka farmers of Mount Kenya. Agriculture and Human
Values, 31: 97-107.
Labeyrie V., Deu M., Dussert Y., Rono B., Lamy F., Marangu
C. & Leclerc C. (2016a). Past and present dynamics of sorghum
and pearl millet diversity in Mount Kenya region. Evolutionary
applications, 9: 1241-1257.
Labeyrie V., Thomas M., Muthamia Z. K. & Leclerc C. (2016b).
Seed exchange networks, ethnicity, and sorghum diversity. Pro-
ceedings of the National Academy of Sciences, 113: 98-103.
Lasa J. M., Igartua E., Ciudad F. J., Codesal P., Garcíaa E. V.,
Gracia M. P., & Montoya J. L. (2001). Morphological and agro-
nomical diversity patterns in the Spanish barley core collection.
Hereditas, 135: 217-225.
Lazaridi E., Ntatsi G., Fernández J. A., Karapanos I., Carnide V.,
Savvas D. & Bebeli P. J. (2017). Phenotypic diversity and evalu-
ation of fresh pods of cowpea landraces from Southern Europe.
Journal of the Science of Food and Agriculture, 97: 4326-4333.
Leclerc C. & Coppens D. E. G (2012). Social organization of crop
genetic diversity. The G x E x S interaction model. Diversity, 4:
1-32.
Mascher M., Schreiber M., Scholz U., Graner A., Reif J. C. &
Stein N. (2019). Genebank genomics bridges the gap between
the conservation of crop diversity and plant breeding. Nature
Genetics, 51: 1076-1081.
Mercer K. L. & Perales H. (2019). Structure of local adaptation
across the landscape: owering time and tness in Mexican maize
(Zea mays L. subsp. mays) landraces. Genetic Resources and
Crop Evolution, 66: 27-45.
Milner S. G., Jost M., Taketa S., Mazón E. R., Himmelbach A.,
Oppermann M. & Stein N. (2019). Genebank genomics highlights
the diversity of a global barley collection. Nature Genetics, 51:
319-326.
Mulugeta A., Yao N., Kassahun T., Martina K., Kie D. & Wegari
D. (2016). Molecular genetic diversity and population structure
of Ethiopian White Lupin landraces: Implications for breeding
and conservation. PLoS One, 12: e0188696.
Muñoz-Amatriaín M., Cuesta-Marcos,A., Endelman J. B., Co-
madran J., Bonman J. M., Bockelman H. E., & Muehlbauer G.
J. (2014). The USDA barley core collection: genetic diversity,
population structure, and potential for genome-wide association
studies. PloS One, 9: e94688.
Newton A. C., Akar T., Baresel J. P., Bebeli P. J., Bettencourt E.,
Bladenopoulos K. V., & Koutsika-Sotiriou M. (2010). Cereal
landraces for sustainable agriculture. A review. Agronomy for
Sustainable Development, 30: 237-269.
Nguyen G. N. & Norton S. L. (2020). Genebank phenomics:
A strategic approach to enhance value and utilization of crop
germplasm. Plants, 9: 817.
Pasam R. K., Sharma R., Malosetti M., van Eeuwijk F. A.,
Haseneyer G., Kilian B. & Graner A. (2012). Genome-wide as-
sociation studies for agronomical traits in a world wide spring
barley collection. BMC plant biology, 12: 16.
Pasam R. K., Sharma R., Walther A., Özkan H., Graner A. &
Kilian B. (2014). Genetic diversity and population structure in
a legacy collection of spring barley landraces adapted to a wide
range of climates. PLoS One, 9: e116164.
Piechota U., Czembor P. C., Słowacki P. & Czembor J. H. (2019).
Identifying a novel powdery mildew resistance gene in a barley
landrace from Morocco. Journal of Applied Genetics, 60: 243-254.
Poets A. M., Fang Z., Clegg M. T. & Morrell P. L. (2015). Barley
landraces are characterized by geographically heterogeneous
genomic origins. Genome Biology, 16: 173.
R Core Team (2021). R: A language and environment for statisti-
cal computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna,
Austria.
Rahal-Bouziane H., Yahiaoui S., Merdas S., Berkani S. ,Nait-
Merzoug S. & Abdelguer A. (2020). Qualitative traits variation
in barley landraces (Hordeum vulgare L.) from Algeria using
Shannon-Weaver diversity index. Rastenievadni nauki, 57: 41-47.
Ramirez‐Villegas J., Khoury C. K., Achicanoy H. A., Mendez A.
C., Diaz M. V., Sosa C. C., & Guarino L. (2020). A gap analysis-
modelling framework to prioritize collecting for ex situ conserva-
tion of crop landraces. Diversity and Distributions, 26: 730-742.
Rh’rib K., Amri A. & Sadiki M. (2002). Caracterisation agro
morphologique des populations locales d’orge des sites de Tanant
et Taounate. La conservation in-situ de la biodiversité agricole:
Un dé pour une agriculture durable, 286-294.
Sadiki M., Birouk A., Bouizzgaren A., Belqadi L., Rh’rrib K.,
Taghouti M., Kerfal S., Lahbhili M., Bouhya H., Douiden R.,
Saidi S. & Jarvis D. (2002). La Diversité Génétique in-situ du blé
dur, de l’orge, de la Luzerne et de la Fève: Options de Stratégie
Pour sa Conservation. La Conservation in-Situ de la Biodiversité
Agricole: un Dé Pour une Agriculture Durable :37–117.
Sadiki M., Arbaoui M., Ghaouti L. & Jarvis D. (2005). Seed
exchange and supply systems and on-farm maintenance of crop
genetic diversity: a case study of faba bean in Morocco. In Seed
systems and crop genetic diversity on-farm. Proceedings of a
workshop, 16-20 September, 2003, Pucallpa, Peru. International
Plant Genetic Resources Institute (Rome, Italy): 83-87.
Sahri A., Chentou, L., Arbaoui M., Muller M. H., Belqadi L. &
Birouk A. (2014a). Impact du relief et des circuits semenciers locaux
sur la diversité agro-morphologique du blé dur (Triticum turgidum
ssp. durum) dans la vallée d’Er Rich–Imilchil (Maroc). Revue
Marocaine des Sciences Agronomiques et Vétérinaires, 2: 39-49.
Sahri A., Chentou L., Arbaoui M., Ardisson M., Belqadi L.,
Birouk A., Roumet P. & Muller M. H. (2014b). Towards a compre-
hensive characterization of durum wheat landraces in Moroccan
traditional agrosystems: analysing genetic diversity in the light of
geography, farmers’ taxonomy and tetraploid wheat domestica-
tion history. BMC evolutionary biology, 14: 264.
Saidi S., Amri A., Jarvis D., Sbeih D., Saad A. (2006). On-farm
conservation of barley landraces in Morocco. Conference pro-
ceedings: African Regional workshop on sustainable use (focus
on agriculture), Nairobi, Kenya, ICARDA, Aleppo, Syria.
Samberg L. H., Shennan C. & Zavaleta E. S. (2010). Human
and environmental factors aect patterns of crop diversity in an
Ethiopian highland agro-ecosystem. The Professional Geogra-
pher, 62: 395-408.
Samberg L.H., Shennan C. & Zavaleta E. (2013). Farmer Seed
Exchange and Crop Diversity in a Changing Agricultural Land-
scape in the Southern Highlands of Ethiopia. Human Ecology,
41:477-485.
Schaal B. A., Hayworth D. A., Olsen K. M., Rauscher J. T. &
Smith W. A. (1998). Phylogeographic studies in plants: problems
and prospects. Molecular Ecology, 7: 465-474.
Shannon C. E. & Weaver W. (1948). Biodiversity measurements.
The Mathematical Theory of Communication. Urbana University
Press, Illinois, 117-27.
Silvar C., Casas A. M., Kopahnke D., Habekuß A., Schweizer G.,
Gracia M. P., & Ordon F. (2010). Screening the Spanish barley
core collection for disease resistance. Plant Breeding, 129: 45-52.
Thomas M., Verzelen N., Barbillon P., Coomes O. T., Caillon S.,
McKey D., ... & Jarvis D. (2015). A network-based method to
detect patterns of local crop biodiversity: validation at the spe-
cies and infra-species levels. In Advances in Ecological Research
(Vol. 53, pp. 259-320). Academic Press.
76 Sahri et al.: Diversité phénotypique d’une collection marocaine d’orge
Upadhyaya HD, Gowda CLL and Sastry DVSSR. (2008). Plant
genetic resources management: collection, characterization, con-
servation and utilization. Journal of SAT Agricultural Research, 6.
Van Treuren R., Engels J. M. M., Hoekstra R. & van Hintum T. J.
(2009). Optimization of the composition of crop collections for ex
situ conservation. Plant Genetic Resources, 7:185-193.
Yahiaoui S., Cuesta‐Marcos A., Gracia M. P., Medina B., Lasa J.
M., Casas A. M.,& Igartua E. (2014). Spanish barley landraces
outperform modern cultivars at low‐productivity sites. Plant
breeding, 133: 218-226.
Zar J. H. (1999). Biostatistical analysis. Pearson Education India.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
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The extensive genetic diversity of crop landraces deposited in gene banks is an important part of future breeding programs. However, in order to exploit this potential, it is necessary both to preserve germplasm and to collect and share a wide range of data on its characteristics and evaluation. The main objective of the presented paper was to evaluate the diversity of spring barley landraces originating from Poland. Historical data from standard field evaluation of agronomic traits, genetic data obtained from Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) analysis and grain morphometric data were used. The analysis showed that groups of hulled and hulles barley accessions were substantially separate. Genetic and grain morphological variation did not show any relationship with eco-geographical conditions in the place of origin. There was also no clear division into forms with two-and six-row ears. The combination of the results of various types of analyzes describing this collection makes us believe that its chances of being used in research and breeding will increase.
Article
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Genetically diverse plant germplasm stored in ex-situ genebanks are excellent resources for breeding new high yielding and sustainable crop varieties to ensure future food security. Novel alleles have been discovered through routine genebank activities such as seed regeneration and characterization, with subsequent utilization providing significant genetic gains and improvements for the selection of favorable traits, including yield, biotic, and abiotic resistance. Although some genebanks have implemented cost-effective genotyping technologies through advances in DNA technology, the adoption of modern phenotyping is lagging. The introduction of advanced phenotyping technologies in recent decades has provided genebank scientists with time and cost-effective screening tools to obtain valuable phenotypic data for more traits on large germplasm collections during routine activities. The utilization of these phenotyping tools, coupled with high-throughput genotyping, will accelerate the use of genetic resources and fast-track the development of more resilient food crops for the future. In this review, we highlight current digital phenotyping methods that can capture traits during annual seed regeneration to enrich genebank phenotypic datasets. Next, we describe strategies for the collection and use of phenotypic data of specific traits for downstream research using high-throughput phenotyping technology. Finally, we examine the challenges and future perspectives of genebank phenomics.
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Aim The conservation and effective use of crop genetic diversity are crucial to overcome challenges related to human nutrition and agricultural sustainability. Farmers’ traditional varieties (“landraces”) are major sources of genetic variation. The degree of representation of crop landrace diversity in ex situ conservation is poorly understood, partly due to a lack of methods that can negotiate both the anthropogenic and environmental determinants of their geographic distributions. Here, we describe a novel spatial modelling and ex situ conservation gap analysis modelling framework for crop landraces, using common bean (Phaseolus vulgaris L.) as a case study. Location The Americas. Methods The modelling framework includes five main steps: (a) determining relevant landrace groups using literature to develop and test classification models; (b) modelling the potential geographic distributions of these groups using occurrence (landrace presences) combined with environmental and socioeconomic predictor data; (c) calculating geographic and environmental gap scores for current genebank collections; (d) mapping ex situ conservation gaps; and (e) compiling expert inputs. Results Modelled distributions and conservation gaps for the two genepools of common bean (Andean and Mesoamerican) were robustly predicted and align well with expert opinions. Both genepools are relatively well conserved, with Andean ex situ collections representing 78.5% and Mesoamerican 98.2% of their predicted geographic distributions. Modelling revealed additional collection priorities for Andean landraces occur primarily in Chile, Peru, Colombia and, to a lesser extent, Venezuela. Mesoamerican landrace collecting priorities are concentrated in Mexico, Belize and Guatemala. Conclusions The modelling framework represents an advance in tools that can be deployed to model the geographic distributions of cultivated crop diversity, to assess the comprehensiveness of conservation of this diversity ex situ and to highlight geographic areas where further collecting may be conducted to fill gaps in ex situ conservation.
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Landraces represent a crucial reservoir of biodiversity and source of novel gene alleles for breeding programs and for sustainable agriculture towards climate change. In this context, a morphological characterization of 882 barley accessions collected from the Center (Mahdia) and the South (Gabes) of Tunisia was conducted using 24 qualitative and 3 quantitative traits related to the spike and grain characteristics. The phenotypic diversity was determined by the Shannon-Weaver diversity Index (H') and revealed that spike length (H′ = 0.83), aleurone color (H′ = 0.73) and intensity of the anthocyanin coloration of awn tips (H′ = 0.71) were the most polymorphic traits. The genetic diversity within populations (HS= 0.25) represented the major proportion of the total genetic diversity (HT= 0.28). Data showed considerable gene flow (Nm = 4.17) and low genetic differentiation (GST = 0.11). This suggests that Tunisian barley landraces are closely related but have an intra-population variability.Regarding the surveyed areas, Mahdia showed a slightly higher phenotypic diversity compared to Gabes. In particular, the locality of Menzel Habib showing the highest polymorphism was proposed as suitable place for the in situ/on-farm conservation of local germplasm. The factorial correspondence analysis showed that morphological markers play a relevant role in discriminating accessions than geographic regions. Row type, spike shape and density, rachilla hair type, and grain and aleurone color were the discriminatory traits of Tunisian barley landraces.
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Genebanks have the long-term mission of preserving plant genetic resources as an agricultural legacy for future crop improvement. Operating procedures for seed storage and plant propagation have been in place for decades, but there is a lack of effective means for the discovery and transfer of beneficial alleles from landraces and wild relatives into modern varieties. Here, we review the prospects of using molecular passport data derived from genomic sequence information as a universal monitoring tool at the single-plant level within and between genebanks. Together with recent advances in breeding methodologies, the transformation of genebanks into bio-digital resource centers will facilitate the selection of useful genetic variation and its use in breeding programs, thus providing easy access to past crop diversity. We propose linking catalogs of natural genetic variation and enquiries into biological mechanisms of plant performance as a long-term joint research goal of genebanks, plant geneticists and breeders. A Perspective on the future of agricultural genebank collections discusses how the use of molecular passport data can help facilitate genomic selection and accelerate crop breeding.
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Genebanks hold comprehensive collections of cultivars, landraces and crop wild relatives of all major food crops, but their detailed characterization has so far been limited to sparse core sets. The analysis of genome-wide genotyping-by-sequencing data for almost all barley accessions of the German ex situ genebank provides insights into the global population structure of domesticated barley and points out redundancies and coverage gaps in one of the world’s major genebanks. Our large sample size and dense marker data afford great power for genome-wide association scans. We detect known and novel loci underlying morphological traits differentiating barley genepools, find evidence for convergent selection for barbless awns in barley and rice and show that a major-effect resistance locus conferring resistance to bymovirus infection has been favored by traditional farmers. This study outlines future directions for genomics-assisted genebank management and the utilization of germplasm collections for linking natural variation to human selection during crop evolution. © 2018, The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature America, Inc.
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In crop centers of origin and diversity, often biotic and abiotic conditions vary across the landscape creating the possibility for local adaptation of crops, whereby local landraces perform better than non-local ones under local conditions. By studying patterns of local adaptation we can better understand the degree of adaptation of landraces, phenotypic mechanisms driving that adaptation, and the plastic responses of adapted populations to environmental change. Studying these basic processes in crop centers of origin and diversity improves basic understanding of adaptive evolution and provides insight for existing farming systems encountering climate change. Using maize landraces collected and reciprocally transplanted in the field in two years along an elevational gradient in Chiapas, Mexico, we aimed to understand their degree of local adaptation, the distribution of adaptive diversity within elevations, and how landraces compared to improved varieties in their responses to environmental variation. We found some patterns consistent with local adaptation among the landraces, although the degree of adaptation differed across measures of fitness components and years. Flowering time variables showed more variability within elevations than total fitness estimates or fitness components did. Improved varieties, like low elevation landraces, were not well-adapted to conditions at higher elevations, although they did possess some beneficial traits. These data reaffirmed experimentally the local adaptation of landraces and their difficulty in reproducing under novel conditions, and indicated the importance of landraces for high productivity (especially in middle and high elevation systems).
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Phenotypic diversity of 101 durum wheat landrace populations collected from the oasis of the Oriental Atlas Mountains (Morocco) was studied. Nine characters (morphological and agronomic) were measured on the 3030 lines (30 lines per population). The frequencies of each phenotypic class were used for the estimate and the analysis of diversity, by considering the geographical zones of origin and the gradients of altitude. The Shannon-Weaver diversity index (H') showed a wide variability for all considered traits. This index varies from one area to another and from one altitudinal class to another. The mean H’ recorded for all areas was 0.62, indicating the presence of a high degree of polymorphism among the studied durum wheat landrace populations. The results of the multiple component analysis and the hierarchical clustering showed that the geographical proximity and altitude play a main function in the discrimination and the structure of the studied durum wheat populations. The information gathered from this study could be used in conventional breeding programs and in situ conservation of the diversity. Keywords: Landrace populations, phenotypic diversity, structure, in situ conservation, durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum).
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The ecological characterization of the current state of the invasion of silverleaf nightshade (Solanum elaeagnifolium Cav. # SOLEL) in Morocco was given, based on a simple methodology which allowed monitoring its invasion evolution. In the six geographical regions of Morocco, 224 infested sites were recorded and characterized. A relative index of infestation intensity was developed and calculated. The rainfall-thermal Q2 index was calculated for each site in order to classify the sites according to Emberger’s climate classification. Based on the hypothesis of several unintentional introductions of SOLEL in the middle of the twentieth century, it succeeded to be established in the region of Tadla and even began to invade other regions of Morocco in the early 1990. Presently, the six geographical regions of the country are invaded, the Moroccan Sahara and mountainous regions are the least invaded. Almost 70% of infested sites are located in major agricultural regions of the country and the majority of the other 30% are in the Rabat-Casablanca axis. The invasion is promoted by low altitude (≤ 350 m) and it tolerates high summer temperatures (up to 40.5°C). Contrary to the Sahara climate, the invasion of this species was found to be promoted by arid, semi-arid and subhumid climates. Likewise, SOLEL prefers the Alfisols and the Mollisols more than Inceptisols.
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Crop genetic resources have been extensively collected in Europe in the last century, creating large, publicly available ex situ collections. While this huge genetic diversity is often underutilized, in recent decades, several initiatives have emerged at the local level to collect germplasm cultivated on farm. Uncoordinated actors often carry out these collecting missions without considering previously collected data. To explore whether new collecting missions are likely to be worthwhile, we studied the crop genetic resources conservation network in Catalonia by analyzing the passport data and geographical distribution of germplasm stored in seed banks. Moreover, to determine whether this germplasm was representative of the diversity cultivated on farm, we performed new collecting missions in four randomly selected areas in the European Union’s Natura 2000 network and compared the results with the ex situ databases. Seed banks currently hold a large germplasm collection (2931 accessions), although most materials are conserved in private collections without regulated systems for seed regeneration and are not present as duplicates in the National Inventory. One important shortcoming of the ex situ network is that the germplasm conserved ex situ shows a low geographical coverage, representing only 35.3% of the municipalities in Catalonia. Our new missions allowed us to collect 234 accessions, mostly tomatoes (17.5%) and beans (16.2%). The ecological indicators’ richness (both at species (S) and variety (V) levels), total abundance (A), and the Shannon-Weaver diversity index calculated at species (H2, considering the different accessions of each variety as a single population) and variety levels (H3, considering the intra-varietal genetic diversity) were higher in the newly collected germplasm than in the ex situ collections, suggesting that seed banks do not accurately represent the genetic diversity still cultivated on farm. Moreover, some important landraces from each area were absent or underrepresented in the ex situ collections. Thus, it is necessary to continue to devote efforts to collecting germplasm; better organization between actors and targeting specific species/varieties can increase the efficiency of new collecting missions. As a conclusion, we propose different criteria to guide new missions and to improve the network’s conservation activities.