Diversité génétique des pools sauvages et cultivés de luzerne : une ressource pour l’amélioration

La luzerne (Medicago sativa) forme un complexe de quatre sous-espèces (sativa, falcata, caerulea, ×varia) dont la délimitation taxonomique demeure incertaine, limitant l’exploitation raisonnée de la diversité. Nous avons analysé 1 752 accessions génotypées par 9 761 SNP afin d’évaluer la structuration génétique et clarifier les relations entre sous-espèces, formes sauvages et cultivars.

Une Analyse Discriminante de Composantes Principales (DAPC) basée sur l’assignation taxonomique initiale révèle des erreurs d’identification ou une potentielle hybridation inter-sous-spécifique. Le nombre d’erreurs, faible pour sativa (~2%) est plus important pour caerulea (~15%), falcata (~30%) et ×varia (>50%). Sur la base de la structure génétique observée, les DAPC montrent que, chez sativa, les accessions sauvages et les cultivars, ainsi que les accessions de falcata et caerulea, présentent chacun une structuration géographique nette en groupes régionaux distincts, avec des recouvrements entre groupes particulièrement marqués chez les cultivars.

Les analyses de diversité montrent que les accessions sauvages de sativa maintiennent une diversité génétique homogène (~0,15), tandis que les cultivars montrent une variation régionale prononcée, avec les accessions scandinaves et chinoises particulièrement diversifiées. Les accessions falcata et ×varia émergent comme un réservoir de diversité génétique exceptionnel, portant un nombre important d’allèles privés.

Pour identifier les origines géographiques de la domestication, nous avons projeté les groupes cultivés dans l’espace génétique des pools sauvages. Les accessions chinoises se projettent quasi exclusivement sur le groupe persan, tandis que les cultivars du groupe afghan-persan et du groupe indo-moyen-oriental montrent proximités avec les pools persans et sud-asiatiques. Les cultivars occidentaux dérivent principalement du groupe caucasien. Ces trajectoires suggèrent au moins deux foyers de domestication distincts.

Cette analyse intégrative fournit de nouveaux cadres pour comprendre les processus évolutifs qui ont façonné la luzerne. Les résultats ouvrent des opportunités concrètes pour des stratégies d’amélioration variétale plus informées et pour l’identification de pools génétiques régionalement spécifiques qui demeurent sous-exploités.