Biochemical and genetic markers of the adaptation of cultivated coffee to climatic variations

Recherche de marqueurs biochimiques et génétiques de l'adaptation des caféiers cultivés aux variations climatiques

Ialy Rojo Vestalys (1)

1 UMR IPME - UMR - Interactions Plantes Microorganismes Environnement

The decline in production and the proliferation of diseases caused by climate change in coffee growing, especially for Coffea arabica, leads to search new cultural practices and to study the adaptive response of coffee trees to environmental changes. Based on the importance of phenolic compounds in the response of plants to stress and the richness of coffee in these antioxidant compounds, the adaptive response of coffee grown in the field was studied by looking at the evolution of the leaf content in these compounds under different culture conditions simulated by an altitudinal gradient, shaded cultures or obtaining grafted plants. Biochemical analyzes show that certain phenolic compounds accumulate in the leaves in response to the modification of a specific meteorological parameter. Thus, chlorogenic acids and flavanols are more accumulated in case of drought while glycosylated flavonols accumulate under strong solar radiation. The comparison with C. canephora validates these markers. Transcriptomic analyzes indicate a difference in expression of the biosynthesis genes of these compounds according to the stage of growth of the leaf. They also show that the response to light is the overexpression of many genes encoding HSPs as well as those involved in photosynthesis and flavonoid glycosylation. Finally, these results show the interest, according to altitude, of shading and grafting for the cultivation of C. arabica.

La baisse de la production et la prolifération des maladies engendrées par le changement climatique dans la caféiculture, particulièrement pour Coffea arabica, conduit à chercher de nouvelles pratiques culturales et étudier la réponse adaptative des caféiers aux modifications environnementales. En se basant sur l’importance des composés phénoliques dans la réponse des plantes aux stress et sur la richesse des caféiers en ces composés antioxydants, la réponse adaptative des caféiers cultivés en plein champ a été étudiée en s’intéressant à l’évolution du contenu des feuilles en ces composés dans différentes conditions de culture simulées par un gradient altitudinal, des cultures sous ombrage ou l’obtention de plants greffés. Les analyses biochimiques montrent que certains composés phénoliques s’accumulent dans les feuilles en réponse à la modification d’un paramètre météorologique spécifique. Ainsi, acides chlorogéniques et flavanols sont plus accumulés en cas de sécheresse alors que les flavonols glycosylés s’accumulent sous forte radiation solaire. La comparaison avec C. canephora permet de valider ces marqueurs. Les analyses transcriptomiques indiquent une différence d’expression des gènes de biosynthèse de ces composés suivant le stade de croissance de la feuille. Elles montrent également que la réponse à la lumière passe par la surexpression de nombreux gènes codant des HSP ainsi que ceux impliqués dans la photosynthèse et la glycosylation des flavonoïdes. Enfin, ces résultats montrent l’intérêt, suivant l’altitude, de l’ombrage et du greffage pour la culture de C. arabica.

Mots clés: Coffee trees; Adaptation; Primary and secondary metabolites; Phenolic compounds; Climat change

Mots clés: Caféier; Adaptation; Métabolites primaires et secondaires; Composées phénoliques; Changement climatique

Domaines: Biologie végétale

Ialy Rojo Vestalys. Recherche de marqueurs biochimiques et génétiques de l'adaptation des caféiers cultivés aux variations climatiques. Biologie végétale. Université Montpellier; Université d'Antananarivo, 2018. Français. ⟨NNT : 2018MONTG054⟩. ⟨tel-02010572⟩