Ann. For. Sci. 65 (2008) 310
DOI: 10.1051/forest:2008011

Genetic diversity and population structure in wild stands of cacao trees (Theobroma cacao L.) in French Guiana

Philippe Lachenaud¹ and Dapeng Zhang<sup>2

1</sup>  Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement, UPR Bioagresseurs de pérennes, TA A-31/02, 34398 Montpellier Cedex 5, France
²  USDA/ARS, Beltsville Agricultural Research Centre, Sustainable Perennial Crops Laboratory, Plant Sciences Institute, 10300 Baltimore Avenue, Bldg. 1. BARC-W, Beltsville, MD 20705, USA

(Received 23 March 2007; accepted 8 November 2007; published online 17 April 2008)

Abstract - The native cacao trees (Theobroma cacao L.) in south-eastern French Guiana represent a noteworthy fraction of the genetic diversity of this species. Several scientific surveys have led to the collection of numerous accessions, which provides an opportunity for investigating the pattern of genetic diversity in natural populations. Using a capillary electrophoresis genotyping system, we fingerprinted 189 wild trees in 18 natural populations. Based on the 15 loci SSR profiles, we analyzed the intra- and inter-population variation and their relationship with control clones. The global allelic richness was 4.87 alleles per locus, but was 2.4 on average within individual populations; gene diversity was 0.368 and observed heterozygosity was low (0.160). Major structuring was discovered in the metapopulation of French Guianan wild cacao trees (Fst = 0.20), which could be explained by the biological characteristics of the cacao tree and the climatic events that affected the Guianan forests in the Quaternary period.

Résumé - Diversité et structuration génétiques dans des populations naturelles de cacaoyers (Theobroma cacao L.) en Guyane française. Les cacaoyers spontanés (Theobroma cacao L.) du sud-est de la Guyane française représentent une part notable de la diversité génétique de l'espèce. Plusieurs prospections ont permis la collection de nombreuses accessions, permettant l'étude de la structuration de la diversité dans les populations naturelles. Cent quatre-vingt-neuf cacaoyers spontanés, issus de 18 populations, ont été génotypés grâce à un séquenceur capillaire. Les profils obtenus avec 15 marqueurs SSR ont permis d'analyser les variations intra et inter populations, et leurs relations avec des clones témoins. La richesse allélique globale est de 4,87 allèles par locus, mais de 2,4 en moyenne dans les populations ; la diversité génique est de 0,368 et l'hétérozygotie observée est faible (0,160). Une importante structuration existe dans la métapopulation de cacaoyers spontanés Guyanais, avec un Fst de 0,20, qui pourrait s'expliquer par les caractéristiques biologiques du cacaoyer et les événements climatiques ayant affecté les forêts guyanaises au Quaternaire.

Key words: cocoa / genetic diversity / population structure / fingerprinting / French Guiana

Mots clés : cacao / diversité génétique / structuration génétique / génotypage / Guyane française

Corresponding author: philippe.lachenaud@cirad.fr

© INRA, EDP Sciences 2008