Relevance of the genetic structure of natural populations, sampling and classification approaches for conservation and use of wild crop relatives: potatoes as an example

Abstract

Crop wild relatives (CWRs) are wild taxa with close genetic relationships to species with direct socioeconomic importance. As essential components of natural habitats and agricultural systems, their conservation and sustainable use are vital. CWRs are ex situ conserved in germplasm banks as samples of natural populations (accessions). Most accessions have been assigned specific status according to the Taxonomic Species Concept, which presupposes that living organisms are at the end of speciation. Thus, the morphological and genetic variability that could be encountered in natural populations is disregarded, negatively affecting conservation of allelic frequencies and effective use in breeding. Passport information usually contains collection date and geographical data, but not reproductive behavior of the sampled population (which defines its genetic structure) and sampling strategies. For ex situ multiplications of original collections, no information is provided on the effectively used strategies. As information on how accessions were composed is lacking, conservation of the allelic frequencies from the originally sampled populations is unknown. Knowledge of reproductive biology of plant populations is of utmost importance to understanding their natural morphological and molecular variability and to developing appropriate methodological approaches for sampling, classifying, and ex situ multiplying to conserve gene frequencies for basic and applied purposes.

Les parents sauvages des cultures (PSCs) sont des taxons naturels étroitement reliés, génétiquement, aux espèces d’importance socio-économique directe. Comme composantes essentielles des habitats naturels et des systèmes agricoles, leur conservation et leur utilisation durable sont vitales. On conserve les PSCs ex situ dans des banques de germplasmes comme échantillons des populations naturelles (accessions). On assigne a` la plupart des accessions un statut spécifique selon le concept des espèces taxonomiques, ce qui présuppose que les organismes vivants constituent le terme de la spéciation. Ainsi, la variabilité morphologique et génétique qu’on pourrait rencontrer dans les populations naturelles n’est pas considérée, ce qui affecte négativement la conservation des fréquences alléliques et leur utilisation efficace en amélioration génétique. L’information des passes ports comporte généralement les données des récoltes et les données géographiques, sans référence au comportement reproductif de la population échantillonnée (définissant sa structure génétique) ni aux stratégies d’échantillonnage. Pour les multiplications ex situ des collections originales, il n’existe aucune information sur les stratégies effectivement utilisées. En absence d’information sur la façon selon laquelle on compose les accessions, on ignore la conservation des fréquences alléliques existantes dans les populations originalement échantillonnées. La connaissance de la biologie reproductive des populations de plantes revêt la plus grande importance pour comprendre leur variabilité morphologique et moléculaire et pour développer des approches méthodologiques d’échantillonnage ainsi que la classification et la multiplication ex situ, afin de conserver les fréquences des gènes pour des fins fondamentales et appliquées.