Genetic diversity of rice (Oryza sativa L.) in Vakinankaratra region of Madagascar. Structure, eco-geographical distribution ans in situ mangement

In situ conservation of crop genetic resources is widely recommended but, as yet, no methods have been developed to rank the genetic entities to preserve and the social organisations to involve. Increased knowledge of the dynamic of agrobiodiversity is essential for the integration of conservation and valorization in the strategies of crop productivity improvement in traditional agrosystems. The highlands of Madagascar have been identified as a key site for rice, Oryza sativa, genetic diversity. To define conservation strategies, we performed multidisciplinary analysis of rice genetic diversity and factors shaping its distribution in the Vakinankaratra region of Madagascar. Individual and collective surveys, collect and characterization of samples of cultivated rice varieties in 1050 farms located in 32 villages were realized. Averages numbers of rice varieties used per village (10.9) and per farm (2.2) are comparables with other traditional agrosystems, nevertheless great regional variability is observed. The determinants of this variability are altitude, production system of villages, type of rice cultivation system and farm economic richness. An important disparity in the frequency of the use of varieties was observed with large proportion of "minor" varieties used by less than 10% of farms. Local seed management is characterized by the lack of selection for varietal purity. The adoption of new practices of seed and variety management, associated with the recent development of upland rice in this region, shows the capacity of the system to innovations. Along with the indica and japonica rice subspecies of O. sativa, we confirmed the presence of an atypical rice group with a preferential habitat of 1250-1750 m. Spatial distribution of genetic diversity was uneven. The most determining factor of this unevenness was the altitude authorising or not the presence of different rice cropping systems and the associated types of varieties. Village and individual farmer's wealth also had a determining role on the amount of rice diversity they hosted. While molecular variance between villages in a given interval of altitude represented 16% of the total variance, within-village variance represented more than 75% of the total, and within-farm variance 70% of within-village variance. This hierarchical distribution of molecular variance suggests that a small number of samples per scale (altitude interval, village and farm) could allow to capture most of the genetic diversity observed. However, within-variety diversity was also important making ex situ conservation strategies impractical and costly. Implications of the within-variety diversity are discussed in terms of adaptive advantages, evolutionary processes, and need for in situ conservation.
Mieux connaître les dynamiques de l'agrobiodiversité est indispensable pour détecter les évolutions défavorables et élaborer des stratégies de conservation, en particulier dans les agrosystèmes traditionnels, encore peu affectés par l'intensification agricole. Une étude de la dynamique de la diversité et de la gestion des variétés et semences de riz a été entreprise dans la région de Vakinankaratra. Celle-ci, située au centre des hauts plateaux de Madagascar, se caractérise par une grande diversité agroécologique, des systèmes de production et des systèmes de culture du riz liée, notamment, aux variations de l'altitude (750-1950m). L'étude s'est appuyée, d'une part, sur des enquêtes (collectives et individuelles) auprès de 1050 exploitations réparties dans 32 villages, d'autre part, sur la collecte systématique et la caractérisation des variétés de riz maintenues dans ces villages, au moyen de descripteurs agro-morphologiques et moléculaires. La région héberge non seulement les 3 groupes majeurs d'O. sativa (indica, japonica tropical et japonica tempéré) mais aussi un groupe atypique, non répertorié ailleurs dans le monde. Ces derniers sont des riz irrigués plus proches des indica que des japonica ; leur habitat préférentiel est l'intervalle d'altitude 1250-1750m. La distribution éco-géographique de la diversité est façonnée par, respectivement, l'altitude, les systèmes de production et la richesse des exploitations. Elle est organisée en 4 strates : intervalle d'altitude, village, exploitation et parcelle. A chaque strate, la différentiation génétique entre les sous-ensembles représente jusqu'à 70% de la diversité totale. Les variétés locales ont une structure multi-lignées ; la fréquence des lignées constituantes varie entre exploitations et entre villages. Leurs distributions régionales peuvent être assimilées à des métapopulations fragmentées. Les variétés locales de riz sont des biens communautaires quasi sacrées. Les variétés améliorées cohabitent avec elles sans constituer de véritables menaces. Il existe une grande disparité dans la fréquence d'utilisation des variétés. Dans chaque village, 1-2 " variétés majeures " sont utilisées par plus de 50% des agriculteurs et plusieurs " variétés mineures " par moins de 10% d'entre eux. Les échanges de variétés et de semences sont limités entre villages, plus intenses à l'intérieur de chaque village. Les semences ne se vendent pas mais s'échangent. Un système de valeurs culturelles incite à la sélection pour l'homogénéité. Le système de constitution des lots de semences conduit à une sélection involontaire d'adaptation GxE. Le système vernaculaire de nomination, assez sophistiqué, n'est plus opérationnel qu'à l'échelle village ; il en résulte une faible consistance des noms de variétés entre villages ; et le nombre de variétés n'est plus un bon indicateur de la diversité régionale. L'introduction récente de la riziculture pluviale a engendré une nouvelle dynamique qui bouscule les pratiques traditionnelles de gestion des variétés et des semences. Les signes d'érosion observés parmi les variétés locales, incitent à l'analyse de l'évolution récente (4-5 dernières décennies) de la diversité et à la mise en place d'un observatoire pour le suivi des évolutions à venir. La conservation in-situ de la diversité doit s'inscrire dans des actions intégrées de développement rural. La recherche peut y contribuer par la valorisation des variétés locales dans des schémas de sélection participative et par une conservation dynamique de ces ressources sous forme de populations à large base génétique.