Des chercheurs identifient quatre ancêtres génétiques principaux à l'origine des variétés d'olivier

Des chercheurs espagnols ont élaboré un « atlas de la filiation de l'olivier », le premier du genre, qui dresse un tableau détaillé, parfois surprenant, des liens génétiques entre les variétés d'oliviers cultivés à travers la Méditerranée et au-delà.

Cette étude reconstitue des centaines de relations parent-descendant et identifie des schémas de descendance qui, dans certains cas, sont restés obscurs pendant des siècles. Les résultats apportent de nouveaux détails sur les origines et la diffusion de la diversité de l’olivier, tout en fournissant des données pratiques ayant des applications concrètes immédiates.

« Nous voulions un arbre généalogique que les sélectionneurs et les responsables de banques de gènes puissent réellement utiliser. » – Francisco Jesús Gómez-Gálvez, chercheur

Selon Francisco Jesús Gómez-Gálvez, auteur principal de l’étude, ces travaux sont le fruit des recherches quotidiennes menées à la Banque mondiale de ressources génétiques de l’olivier de Cordoue (WOGBC), l’une des plus grandes collections de ce type au monde.

Pendant plusieurs années, l’équipe de la WOGBC a génotypé l’intégralité de la collection, ainsi que du matériel récemment prospecté, à l’aide du même panel de 96 marqueurs ADN de nouvelle génération. Cela a permis aux chercheurs de distinguer les cultivars véritablement distincts des doublons répertoriés sous des noms différents.

L’ensemble de données ainsi obtenu, a déclaré Gómez-Gálvez, « était quelque chose dont personne ne disposait auparavant : environ 840 cultivars distincts provenant de toute la région méditerranéenne et au-delà, tous génotypés exactement de la même manière ».

En parcourant la littérature scientifique, M. Gómez-Gálvez est tombé sur des études généalogiques portant sur la vigne et le pommier, qui utilisaient des marqueurs SNP pour reconstituer les arbres généalogiques d’un grand nombre de cultivars. L’idée de créer un atlas similaire pour les olives a alors commencé à prendre forme.

Conscient de la valeur pratique et scientifique du projet, il a entamé des recherches fondamentales qui ont finalement abouti à l’étude publiée cette année dans BMC Plant Biology.

« Nous voulions un arbre généalogique que les sélectionneurs et les responsables de banques de gènes puissent réellement utiliser », a-t-il expliqué. « Il y a également une préoccupation pratique derrière tout cela. Bon nombre des nouveaux cultivars sélectionnés pour les vergers modernes en haies à haute densité descendent directement ou indirectement d’un seul cultivar, l’Arbequina. Si l’on souhaite préserver la diversité dans les programmes de sélection, il faut d’abord savoir comment les cultivars sont apparentés. »

L’étude a identifié quatre cultivars fondateurs majeurs : Gordal Sevillana, Safrawi, Toffehi Tataouine et Lechín de Granada.

À eux quatre, ils constituaient les parents les plus probables de 132 des 280 descendants dont l’appartenance a été solidement établie, soit 47,5 % du total. Parmi eux, le Toffehi Tataouine n’avait jusqu’alors jamais été soupçonné d’occuper une place aussi importante dans l’histoire de la culture de l’olivier.

Le Gordal Sevillana a été identifié comme parent potentiel dans 91 trios fiables et 12 paires parentales différentes, trois paires seulement représentant la majeure partie de sa descendance.

Gordal Sevillana et Lechín de Granada ont été identifiés comme le couple parental le plus probable pour 53 cultivars, provenant principalement du sud-ouest de la Méditerranée. Parmi ceux-ci figurent la Manzanilla de Séville, la Cornicabra, le Cordovil de Serpa et la Picholine marocaine, ainsi que l’Azapa, un cultivar sud-américain répandu au Chili et au Pérou.

La découverte de l’ascendance de l’Azapa a conduit les chercheurs à suggérer que d’anciens cultivars méditerranéens, y compris certains que l’on croyait disparus, auraient pu être préservés dans les Amériques, où ils ont connu une diversification locale supplémentaire après leur introduction.

Associée à la « Toffehi Tataouine » dans une combinaison jamais signalée auparavant, la « Gordal Sevillana » a été mise en relation avec 19 cultivars, provenant pour la plupart du nord de l’Espagne, mais aussi avec l’« Amargoso » du sud de l’Espagne, la « Grossanne » en France et l’« Abunara » en Sicile.

Avec le « Morchiaio », les auteurs ont identifié 10 descendants, principalement originaires des Balkans, dont le « Buga » et l’« Oblica », ainsi que l’« Ascolana Tenera » italienne.

Les données chloroplastiques ont montré que la Gordal Sevillana était le donneur de pollen dans son croisement avec le Lechín de Granada, un rôle qu’elle aurait, selon les auteurs, joué dans la plupart de ces croisements, ce qui renforce sa classification en tant que fondateur mâle.

Safrawi a été identifié comme parent candidat dans 14 paires parentales, générant 34 descendants distincts. Ses descendants étaient les plus largement répartis parmi ceux des quatre fondateurs et comprennent la Karydolia en Grèce, le Rowghani en Iran, le Gerboui en Tunisie et la Farga en Espagne.

Parmi les quatre fondateurs, Safrawi était également celui qui était le plus souvent identifié dans les paires parentales ayant produit plus d’un descendant.

Toffehi Tataouine, décrit par Gómez-Gálvez comme un fondateur oublié et récemment apparié génétiquement à un arbre ancien du nord de l’Espagne, est un cultivar peu connu originaire du sud de la Tunisie.

Il est apparu dans quatre paires parentales. Outre son association avec le Gordal Sevillana, sa combinaison la plus productive a été celle avec le Safrawi, qui a donné naissance à 11 descendants. Outre les cultivars du nord de l’Espagne que sont le Claramunt et le Domengues, ces descendants comprennent le cultivar turc Ayvalik ainsi que plusieurs cultivars grecs et albanais.

Le Lechín de Grenade, synonyme du cultivar grec Dafnelia, a été identifié comme un parent putatif de 57 cultivars du sud-ouest de la Méditerranée, dont la plupart proviennent de son croisement avec le Gordal Sevillana.

Parmi les autres croisements, on peut citer le Safrawi ; la Genovesa, originaire de l’est de l’Espagne, elle-même parent du cultivar commercial Changlot Real ; le Sebhawy égyptien ; et la Rotondella di Melfi italienne.

Gómez-Gálvez a déclaré que les chercheurs entrevoient toute une série d’applications pratiques à leurs travaux, tant immédiates qu’à long terme.

Comme de nombreux cultivars émergents destinés aux systèmes de haies à haute densité sont des descendants directs ou indirects de l’Arbequina, on craint un rétrécissement potentiel de la base génétique.

La sélection de cultivars à faible vigueur adaptés aux systèmes de haies à haute densité, ainsi que l’utilisation répétée de l’Arbequina et de matériel génétique apparenté, peuvent accroître l’efficacité de ces systèmes. Cependant, le recours répété à des ancêtres étroitement apparentés peut également accroître l’uniformité génétique.

L’uniformité génétique peut limiter la capacité des plantes à s’adapter aux stress biotiques et abiotiques, ce qui pourrait accroître leur vulnérabilité face à de nouveaux ravageurs, maladies et changements environnementaux.

Les auteurs n’affirment pas que de tels effets aient été démontrés chez l’olivier. Ils notent toutefois que, bien que la dépression consanguine n’ait pas encore été documentée chez cette culture, elle a été largement signalée chez d’autres espèces ligneuses, où elle peut réduire la vigueur, la floraison et la nouaison, et contribuer à l’avortement des fruits, à une germination et une survie des semis plus faibles, à une croissance anormale et à une perte de résistance aux maladies.

Une référence exhaustive et fiable, telle que l’atlas de la généalogie de l’olivier, pourrait donc aider les sélectionneurs à élargir la base génétique tout en conservant les caractères souhaitables, en leur permettant de sélectionner des parents qui ne sont pas trop proches génétiquement.

« Les cultivars Arróniz, Rotondella di Melfi et Zeitoun Boubezzoula, qui ont démontré un potentiel pour les systèmes de haies, sont des exemples de matériel génétiquement différencié qui pourraient être explorés plus avant comme alternatives à l’utilisation généralisée de l’Arbequina », ont écrit les auteurs.

L’olivier possède un système d’auto-incompatibilité comprenant deux groupes, G1 et G2. Un cultivar appartenant à un groupe n’est compatible qu’avec les cultivars de l’autre groupe. L’identification fiable du groupe d’un cultivar peut donc accroître l’efficacité et la rapidité des programmes de sélection.

De même, lorsqu’un sélectionneur sème des graines issues d’une pollinisation libre, seule la mère est connue. Des données précises sur la lignée peuvent aider à déterminer le père probable.

Dans la zone des Pouilles, en Italie, infectée par Xylella fastidiosa, par exemple, deux cultivars tolérants utilisés pour remplacer les arbres sensibles sont la Favolosa et le Leccino.

L’atlas associe Favolosa, issue de graines de Frantoio, à un croisement Frantoio-Ascolana Tenera avec un score élevé, illustrant ainsi comment les données de filiation peuvent fournir des informations supplémentaires dans des cas présentant une importance agronomique particulière.

Les chercheurs considèrent également l’atlas comme un outil utile pour la gestion des banques de gènes. Les généalogies peuvent orienter la sélection des collections et aider à établir l’origine de matériel dont les dossiers sont incomplets ou manquants.

Ils ont ajouté que les quatre fondateurs identifiés dans l’étude pourraient servir de points de référence pour décider quels cultivars séquencer, puisque leurs génomes peuvent aider à déduire les données génétiques manquantes chez des cultivars apparentés.

Bien que l’atlas de la généalogie de l’olivier soit déjà très complet, Gómez-Gálvez estime qu’il reste encore beaucoup à faire.

Il a identifié comme prochaine étape importante la combinaison des informations généalogiques avec les données génomiques et phénotypiques — notamment la période de floraison, les caractéristiques des fruits, la résistance aux maladies, la composition de l’huile et l’adaptation à la sécheresse.

« Connaître les liens de parenté entre les cultivars fournit un cadre historique et génétique », a-t-il déclaré. « Mais la question suivante est de savoir quels caractères et allèles ont été transmis au sein des familles de cultivars. »

La recherche pourrait également être élargie en intégrant des cultivars provenant de régions encore sous-représentées dans les études génétiques.

« Cela pourrait révéler d’autres génotypes fondateurs et voies de diversification », a déclaré Gómez-Gálvez. « Nous sommes fermement convaincus qu’il existe encore une immense diversité qui reste à caractériser en Méditerranée orientale. »

L’article préconise une mise à jour continue de l’atlas à mesure que de nouveaux cultivars sont génotypés. Il identifie également des relations qui n’ont pas atteint les seuils de robustesse de l’étude et qui nécessitent des investigations supplémentaires.

On peut citer, par exemple, une lignée potentielle descendant du Lechín de Grenade et du Gordal de Séville en passant par le Picual et l’Hojiblanca, que les auteurs estiment devoir être réexaminée à l’aide de puces SNP à plus haute densité ou d’un séquençage du génome entier.

« La diversité accumulée de l’olivier ne doit pas être considérée simplement comme une collection patrimoniale », a conclu Gómez-Gálvez. « Il s’agit d’un réservoir vivant d’options génétiques. Comprendre comment cette diversité est interreliée constitue une première étape vers une utilisation plus intelligente de celle-ci pour sélectionner les cultivars dont l’oléiculture pourrait avoir besoin dans les conditions environnementales et de production futures. »