Phenotypic variability of local sorghum cultivars/varieties of two regions in Burkina Faso: The Boucle du Mouhoun and the Centre West

ARTICLE

Auteur(s) : Clarisse Pulchérie Barro-Kondombo¹, Kirsten Vom Brocke², Jacques Chantereau², Fabrice Sagnard³, Jean-Didier Zongo⁴

¹Institut de l’environnement et des recherches agricoles (Inera), Centre régional de recherches environnementales et agricoles (CRREA) du Centre, Saria BP 10, Koudougou Burkina Faso
²Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (Cirad), Unité propre de recherche (UPR) « Agrobiodiversité des plantes de savanes », Avenue Agropolis, TA A-08/01, 34398 Montpellier cedex 5 France
³Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (Cirad), Unité propre de recherche (UPR) « Gestion des ressources génétiques et dynamiques sociales », Campus CNRS/CEFE, 1919, route de Mende, 34293 Montpellier cedex 5 France
⁴Unité de formation et de recherche en sciences de la vie et de la terre (UFR/SVT), Université de Ouagadougou, 03 BP 7021, Ouagadougou 03 Burkina Faso

La préservation des ressources phytogénétiques des espèces cultivées nécessite une connaissance approfondie de leur diversité à des fins de meilleure gestion et valorisation par l’amélioration des plantes. Au Burkina Faso, le sorgho est la première céréale alimentaire. Il occupe 48 % des superficies céréalières et sa production est presque entièrement assurée par les variétés locales dominées par la race Guinea dont la variabilité est très importante (Zongo, 1991 ; Ollitrault et al., 1997). La baisse de la pluviométrie (Some, 1989), créant une inadéquation entre la durée du cycle des variétés et la durée de la saison des pluies, semble constituer un facteur d’érosion génétique. De plus, le développement de la culture cotonnière ces vingt dernières années conduit les producteurs à cultiver préférentiellement le maïs en rotation après le coton en raison de sa meilleure réponse à l’engrais par rapport au sorgho (Belem et al., 2001). De ce fait, le sorgho est de plus en plus relégué aux sols marginaux dans les régions cotonnières entraînant la disparition de certaines variétés, en particulier celles à cycle long ou sensibles à divers stress. Tous ces facteurs compromettent l’importance et la richesse variétale de cette céréale au Burkina Faso.

Pour préserver et valoriser la diversité existante, des prospections ont été réalisées en 2003 dans trois régions agricoles du Burkina Faso : le Centre-Nord (région de climat subsahélien), la Boucle du Mouhoun et le Centre-Ouest (régions de climat nord- et sud-soudanien). Ces régions sont représentatives de la diversité des environnements agro-pédoclimatiques de la culture du sorgho au Burkina Faso. Toutefois, la culture du coton est prépondérante dans la Boucle du Mouhoun où les sols sont plus fertiles.

Nous rapportons ici les résultats de l’étude agromorphologique réalisée sur les variétés prospectées dans les deux dernières régions, avec comme objectifs l’évaluation de la diversité de la collection et l’identification des principaux caractères qui la structurent.

Matériel et méthode

Matériel végétal

Site et dispositif expérimental

Avec l’ajout de trois témoins communs aux expérimentations, le dispositif expérimental a été un Alpha Lattice (Patterson et Williams, 1976) à quatre répétitions, soit 12 blocs de 7 entrées par répétition pour le matériel de la Boucle du Mouhoun et 14 blocs de 8 entrées pour celui du Centre-Ouest. Pour chaque entrée, deux lignes de 4 m ont été semées en poquets le 14 juin 2003 avec un espacement de 80 cm entre les lignes et 40 cm entre les poquets sur la ligne. Un démariage à 2 plants par poquet a été effectué une dizaine de jours après la levée. L’essai a été conduit dans des conditions d’alimentation hydrique satisfaisante avec une pluviométrie utile de 646 mm et totale de 808 mm.

Variables observées

Des analyses univariées ont été réalisées avec le logiciel PLABSTAT version 3A-pre (Utz, 2005). Une analyse en composantes principales (ACP) suivie d’une classification hiérarchique ascendante (CHA), d’une analyse des correspondances multiples (ACM) et d’une analyse factorielle discriminante (AFD) a été réalisée avec le logiciel XL-STAT-PRO version 7.5 1995-2000 (Fahmy, 1999). Pour l’ACM, les variables quantitatives ont été transformées en modalités. Seize variables peu informatives ou présentant des données manquantes ou avec une distribution anormale ont été traitées comme variables supplémentaires ou éliminées. Onze variables (Cse, Lpa, Hp, Vit, Lgl, Rgr, Lep, Pep, Ogl, Cpa, P1g) éclatées en 32 modalités ont servi à l’analyse finale.

Résultats

Les neuf variétés Guinea margaritiferum ont des cycles végétatifs très variables (68,1-106,6 jours semis-épiaison) allant de la grande précocité à la grande tardivité. Par ailleurs, dans le matériel autre que margaritiferum, les variétés à grains rouges sont plutôt précoces avec en moyenne un cycle semis-épiaison de 84,1 jours et les variétés à grains blancs sont plus tardives avec un cycle moyen de 91,8 jours (figure 2).

Les analyses de variances ont été réalisées avec les 6 variables quantitatives (Cse, Hp, Lpa, Ner, P1g, Vit) qui ont pu être intégralement notées.

L’examen des histogrammes de fréquences a montré une distribution normale, avec une amplitude de variation importante. Par région, l’effet variétal est statistiquement significatif pour tous les caractères mesurés (tableaux 2 et 3). La différence entre les variétés est encore significative pour le caractère durée de cycle (Cse) à l’échelle de la zone climatique et à l’échelle du village (tableaux 4 et 5). À l’opposé, le caractère Ner est le moins souvent significatif.

Le facteur variété explique 94,6 % de la variabilité du cycle, 80,2 % du poids moyen d’un grain et 75,2 % de la vitrosité. Les facteurs village (20 villages) et zone climatique (3 zones) ne sont que faiblement explicatifs, sauf pour le cycle dont la détermination leur est un peu plus attribuable : respectivement pour 17,3 et 8,2 %.

Les corrélations entre les variables sont en général faibles. La plus forte valeur de corrélation positive est trouvée entre le cycle et la hauteur de plante (r = 0,71). Le cycle est négativement corrélé à la vitrosité (r = - 0,48) et au poids de 1 000 grains (r = - 0,33) rendant peut-être compte d’un mauvais remplissage des grains lié à des déficits hydriques pour les variétés tardives. Ces résultats vont dans le sens de ceux de Zongo (1991) et Chantereau (1993).

Les deux premiers axes de l’ACM sur les variables Cse, Lpa, Hp, Vit, Lgl, Rgr, Lep, Pep, Ogl, Cpa, P1g expliquent 37,8 % de la variance totale. Le premier axe factoriel associe principalement des modalités du développement végétatif et discrimine les sorghos de cycle précoce, de taille réduite sans rotation du grain, aux sorghos de cycles longs, de haute taille présentant une rotation moyenne à forte du grain. Le second axe est essentiellement constitué par des modalités de caractères descriptifs de l’inflorescence.

La représentation des variétés locales dans le plan 1 x 2 de l’ACM met en évidence une structuration à caractère racial en différenciant trois grands groupes raciaux : les Guinea gambicum, les Guinea margaritiferum et les Durra (figure 3). Les variétés indéterminées se rattachent plutôt au groupe des Guinea gambicum. Cette analyse confirme que les Guinea margaritiferum sont bien distincts des autres sorghos.

Une classification hiérarchique des 190 variétés, réalisée avec le critère d’agrégation de Ward à partir des valeurs moyennes ajustées des 6 variables de l’analyse de variance, produit le dendrogramme de la figure 4. Un premier niveau de troncature sépare les variétés en deux ensembles de précocité différente avec respectivement 70 et 120 individus (ensembles I et II). Un découpage plus fin identifie 5 groupes (tableau 6). L’ensemble I est composé principalement des margaritiferum très précoces (groupe 1), d’un groupe de gambicum à grains blancs (groupe 2) et d’un groupe de gambicum à grains rouges (groupe 3) moyennement précoces. En plus de sa précocité, cet ensemble I se caractérise par le regroupement de sorghos à grains de faible vitrosité avec des rendements élevés en grains. L’ensemble II réunit des Guinea caractérisés par un cycle long (groupe 4) ou un cycle très long (groupe 5). Cet ensemble II se distingue aussi par des grains plutôt petits et vitreux et de fortes valeurs de hauteur de plante et de longueur paniculaire.

La caractérisation de ces groupes par l’AFD indique une probabilité associée aux valeurs de F hautement significative au seuil alpha de 5 %. La recherche des variables les plus discriminantes montre que les groupes sont établis, par ordre d’importance, sur la base de la durée du cycle, la hauteur de plante, le poids moyen d’un grain, la vitrosité et la longueur des panicules.

Tableau 2 Région Centre-Ouest : paramètres statistiques pour les six variables quantitatives intégralement notées.Table 2. Centre-West region: statistical parameters of the studied quantitative variables.

Discussion

Le fait que le facteur village n’explique que faiblement la variabilité agromorphologique traduit l’existence d’une diversité importante des sorghos à l’intérieur d’un village, sans doute en réponse à la diversité des sols, des systèmes de culture et d’usages commune aux villages visités (par exemple, sorghos à bière, sorghos de case, sorghos de bas-fonds). La durée de cycle qui est une variable significativement associée aux zones climatiques serait le principal critère d’adaptation d’une variété au climat local. Néanmoins, il existe dans chaque village, un panel variétal présentant une large gamme de cycles en relation avec la complexité environnementale et des besoins traditionnels (coutumes, pharmacopée). Enfin, des échanges importants de semences entre villages de mêmes ou différentes zones climatiques concernées par notre étude existent pour des raisons de liens familiaux ou ethniques, par simple désir de tester de nouvelles variétés ou par insuffisance de stock semencier (Delaunay, 2005). Il y a sans doute là aussi une explication de la diversité variétale existant au niveau villageois.

La diversité phénotypique des sorghos est structurée par le facteur racial. Les sorghos Guinea margaritiferum se différencient des sorghos gambicum et confirment une nouvelle fois leur originalité (Degremont, 1992 ; Deu et al., 2006). En revanche, la structuration de la diversité révélée par l’analyse multivariée des seuls caractères quantitatifs est expliquée essentiellement par la durée de cycle et le type de grain. Un groupe original de sorghos est constitué par les variétés à grains rouges, autres que Guinea margaritiferum, qui se retrouvent pratiquement au sein d’un même ensemble (groupe 3) sur la base de leur précocité, de la grosseur et de la faible vitrosité de leurs grains. Ils ont également une utilisation particulière (sorghos à bière). Le groupe des sorghos à grains blancs est moins homogène, notamment par rapport à la durée de cycle. Les différences de phénologie et de pression de sélection sont sans doute à l’origine de cette structuration en plusieurs ensembles entre lesquels les brassages génétiques semblent être limités. Chacun de ces groupes constitue donc une entité évolutive spécifique.

En termes de conservation des ressources génétiques, notre étude montre l’importance de l’implication paysanne à l’échelle villageoise dans la gestion de la diversité des sorghos au Burkina Faso et elle souligne le besoin d’accorder une attention particulière au groupe des sorghos à grains rouges utilisés traditionnellement pour la bière. L’utilisation de marqueurs moléculaires permettra une analyse plus fine des facteurs d’évolution de la diversité génétique et une utilisation mieux raisonnée du germoplasme local dans les programmes d’amélioration. L’enjeu est de maintenir et valoriser une diversité variétale et génétique originale maîtrisée par les agriculteurs, bien adaptée aux contraintes environnementales et capable de répondre à leur évolution. La culture du sorgho continuera alors à jouer son rôle dans la sécurisation et la diversification de la production céréalière du pays.

Remerciements

Références

Chantereau, 1993 Chantereau J. Étude de l’hétérosis chez le sorgho [Sorghum bicolor (L.) Moench] par l’exploitation d’écotypes et l’analyse de leurs divergences. Thèse de doctorat en sciences, université Paris XI Orsay (France), 1993.

Degremont, 1992 Degremont I. Évaluation de la diversité génétique et du comportement en croisement de sorghos [Sorghum bicolor (L.) Moench] de la race Guinea au moyen de marqueurs enzymatiques et morphologiques. Thèse de doctorat, université Paris XI, Orsay (France), 1992.

Delaunay, 2005 Delaunay S. L’importance des modes et des stratégies d’échange de semences dans les systèmes semenciers traditionnels de sorgho au Burkina Faso. Stage d’initiation à la recherche. Esitpa-Cirad-Inera, 2005.

Deu et al, 2006 Deu M, Rattunde F, Chantereau J. A global view of genetic diversity in cultivated sorghums using a core collection. Genome 2006 ; 49 : 168-80.

Fahmy, 1999 Fahmy T. XLSTAT-PRO. Paris (France) : Addinsoft, 1999.

Guinko, 1984 Guinko S. Végétation de la Haute-Volta. Thèse de doctorat, université de Bordeaux III, 1984.

Harlan et de Wet, 1972 Harlan JR, de Wet JMJ. A simplificated classification of cultivated sorghum. Crop Sci 1972 ; 12 : 172-6.

IBPGR, 1993 International Board For Plant Genetic Ressources (IBPGR), International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT). Descriptors for sorghum, [Sorghum bicolor (L.) Moench]. Rome (Italie) ; Patancheru (India) : IBPGR ; ICRISAT, 1993.

Ollitrault et al, 1997 Ollitrault P, Noyer JL, Chantereau J, Glaszmann JC. Structure génétique et dynamique des variétés traditionnelles de sorgho au Burkina Faso. Actes du colloque « Gestion des ressources génétiques des plantes en Afrique des savanes ». Bamako (Mali) : Institut d’économie rurale (IER) ; Bureau des ressources génétiques (BRG) ; Solagral, 1997.

Patterson et Williams, 1976 Patterson HD, Williams ER. A new class of resolvable incomplete block designs. Biometrica 1976 ; 63 : 83-92.

Somé, 1989 Somé L. Diagnostic agroclimatique du risque de sécheresse au Burkina Faso. Étude de quelques techniques agronomiques améliorant la résistance pour les cultures de sorgho, mil, maïs. Thèse de doctorat, université Montpellier STL (France), 1989.

Utz, 2005 Utz HF. PLABSTAT (Version 3A-pre of 2005-08-16), a computer program for statistical analysis of plant breeding experiments. Stuttgart (Germany) : Institute of Plant Breeding, Seed Science and Population Genetics, University of Hohenheim, 2005.

Vom Brocke et Simpore, 2004 Vom Brocke K, Simpore A. Les sorghos du village. Rapport de collecte des variétés locales de sorgho dans 30 villages au Burkina Faso. Ouagadougou : Institut de l’environnement et des recherches agricoles (Inera), 2004.

Yagoua, 1994 Yagoua ND. Caractérisation du sorgho pluvial, [Sorghum bicolor (L.) Moench], de la zone soudanienne du Tchad. Atelier de formation sur les variétés locales de sorgho, 10-14 octobre 1994, Samanko (Mali). 1994.

Zongo, 1991 Zongo JD. Ressources génétiques des sorghos [Sorghum bicolor (L.) Moench] du Burkina Faso : évaluation agromorphologique et génétique. Thèse de doctorat d’État, université d’Abidjan (Côte d’Ivoire), 1991.