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Gembloux Agro-Bio Tech (GxABT)
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MASTER THESIS
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Caractérisations morphologiques, spectrales et génétiques des Eyoum (Dialium spp.)

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Ruwet, Marius ULiège
Promotor(s) : Doucet, Jean-Louis ULiège
Date of defense : 22-Sep-2021 • Permalink : http://hdl.handle.net/2268.2/13675
Details
Title : Caractérisations morphologiques, spectrales et génétiques des Eyoum (Dialium spp.)
Translated title : [en] Morphological, spectral and genetic characterizations of Eyoum (Dialium spp.)
Author : Ruwet, Marius ULiège
Date of defense  : 22-Sep-2021
Advisor(s) : Doucet, Jean-Louis ULiège
Committee's member(s) : Doucet, Robin ULiège
Mahy, Grégory ULiège
Monty, Arnaud ULiège
Lassois, Ludivine ULiège
Hardy, Olivier 
Language : French
Number of pages : 118
Keywords : [fr] Forêt tropicale
[fr] Afrique centrale
[fr] exploitation forestière sélective
[fr] Dialium
[fr] botanique
[fr] taxonomie intégrative
[fr] phylogénétique
[fr] génétique
[fr] FTIR
[fr] infrarouge
[fr] déforestation
[en] Tropical forests
[en] Central Africa
[en] selective logging
[en] Dialium
[en] botany
[en] integrative taxonomy
[en] phylogenetics
[en] genetics
[en] FTIR
[en] infrared
[en] deforestation
Discipline(s) : Life sciences > Environmental sciences & ecology
Funders : FNRS-WISD
Research unit : Laboratoire Foresterie des régions tropicales et subtropicales
Name of the research project : AFRITIMB et EHPval
Target public : Researchers
Professionals of domain
Student
General public
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Degree: Master en bioingénieur : gestion des forêts et des espaces naturels, à finalité spécialisée
Faculty: Master thesis of the Gembloux Agro-Bio Tech (GxABT)

Abstract

[fr] Contexte : En Afrique centrale, l’exploitation forestière durable peut être un moyen efficace de valoriser et de protéger de vastes étendues forestières. Dû à sa forte sélectivité, l’impact sur le couvert forestier et sur la biodiversité est réduit. Toutefois, les populations de la plupart des essences commerciales se réduisent au gré des rotations successives. Ainsi, la diversification des essences exploitées permettrait de soulager les pressions exercées sur les espèces les plus prélevées Par la qualité technologique de son bois et la structure de ses populations, les Eyoum (Dialium spp.) pourraient permettre cette diversification pour autant que la confusion qui règne autour de sa taxonomie soit levée.
Objectifs La présente étude a pour objectif de contribuer à l’amélioration des connaissances taxonomique du genre Dialium. Elle se focalise plus particulièrement sur les espèces dont le bois est exploitable, soit les espèces dotées de 3 à 5 folioles. Elle ambitionne de répondre aux questions suivantes : (i) Existent-ils des caractéristiques morphologiques permettant de distinguer différentes populations ou morpho-espèces ? (ii) Les éventuelles différences sont-elles validées par des différences de composition chimique dans les organes végétatifs ? (iii) Quelle est la proximité phylogénétique de ces morpho-espèces ? (iv) Finalement, combien d’espèces existent-ils et quelles seraient les nouvelles espèces ou celles devant être mises en synonymie ?
Localisations : Trois sites d’étude ont été sélectionnés : la Réserve Biosphérique de Luki (RDC), la forêt de Mpelu (RDC) et Precious Woods Gabon - Compagnie Equatoriale des Bois S.A. (Gabon). Par ailleurs, des planches d’herbiers disponibles au Jardin Botanique de Meise (Bruxelles) ont également été étudiées.
Méthodes : Premièrement, 306 individus ont été caractérisés morphologiquement (feuilles, troncs et fruits). Les données morphologiques ont été analysées à l’aide d’arbres d’inférences conditionnels (CIT) et d’une comparaison de moyennes (One-Way Anova). Ensuite, les feuilles et les écorces ont été analysées à l’infrarouge (ATR-FTIR) afin d’en étudier les différences de composition chimique. Les données brutes ont permis la construction d’un modèle prédictif (PLS-LDA). Enfin, un séquençage nouvelle génération (NGS) du génome et du plastome ont été réalisés. Les arbres phylogénétiques ont été élaborés via une inférence Bayésienne.
Résultats : Les CIT et la comparaison des moyennes (One-Way Anova) ont permis d’améliorer et d’augmenter les critères permettant l’identification de certains morphotypes initialement difficiles à différencier. Les modèles chimio-métriques se sont avérés particulièrement discriminants avec un taux de bonne prédiction de 96% pour les feuilles et de 98% pour les écorces. Les résultats phylogénétiques soulignent l’existence de trois clades correctement soutenus dans les deux phylogénies, formant ainsi des groupes de morphotypes génétiquement distincts. La majorité des Dialium 3 à 5 folioles se regroupent en un clade, appuyant donc les difficultés rencontrées lors de l’identification des espèces.
Conclusion : L’étude des caractéristiques morphométriques foliaires s’est montrée particulièrement intéressante, offrant de nouveaux critères d’identification. Elle a notamment mis en exergue l’existence d’une probable nouvelle morpho-espèce. Les analyses infrarouges ont mené à l’élaboration d’un modèle prédictif hautement discriminant, permettant l’identification rapide des morphotypes. Les liens génétiques entre les différents morphotypes ont pu être éclaircis grâce aux phylogénies réalisées. Cependant, elles n’ont pas permis de confirmer complètement la taxonomie actuelle du genre. Certains aspects de la délimitation des espèces restent confus et des études supplémentaires devront être menées.

[en] Context : In Central Africa, sustainable logging can be an effective way to enhance and protect large areas of forest. Due to its high selectivity, the impact on forest cover and biodiversity is reduced. However, the populations of most commercial species are reduced with successive rotations. Thus, diversification of the species exploited would help relieve the pressure on the most heavily harvested species. The technological quality of its wood and the structure of its populations, the Eyoum (Dialium spp.) could allow this diversification if the confusion surrounding its taxonomy is eliminated.
Objectives : The overall objective of this study is to contribute to the improvement of taxonomic knowledge of the genus Dialium. It focuses more particularly on species with exploitable wood, i.e. species with 3 to 5 leaflets. It aims to answer the following questions : (i) Are there morphological characteristics that distinguish different populations or morphospecies ? (ii) Are the possible differences validated by differences in chemical composition in the vegetative organs ? (iii) What is the phylogenetic proximity of these morpho-species ? (iv) Finally, how many species exist and what would be the new species or those to be placed in synonymy ? Locations Three study sites were selected : Luki Biosphere Reserve (DRC), Mpelu Forest (DRC) and Precious Woods Gabon - Compagnie Equatoriale des Bois S.A. (Gabon). In addition, herbarium plates available at the Botanical Garden of Meise (Brussels) were also studied.
Methods : First, 306 individuals were characterized morphologically (leaves, stems and fruits). Morphological data were analyzed using conditional inference trees (CIT) and comparing means (One-Way Anova). Secondly, leaves and bark were analyzed by infrared (ATR-FTIR) to investigate differences in chemical composition. The raw data allowed the construction of a predictive model (PLS-LDA). Finally, a new generation sequencing (NGS) of the genome and the plastome were performed. Phylogenetic trees were developed by a Bayesian inference.
Results : The CIT and the comparison of means (One-Way Anova) allowed to improve and increase the criteria for the identification of certain morphotypes, initially difficult to differentiate. Chemometric analyses proved to be particularly discriminating with a good prediction rate of 96% for leaves and 98% for bark. Phylogenetic results highlight the existence of three correctly supported clades in both phylogenies, forming genetically distinct morphotype groups. The majority of Dialium 3 to 5 leaflets cluster in one clade, thus supporting the difficulties encountered in species identification.
Conclusion : The study of leaf morphometric characteristics was particularly interesting, offering new identification criteria. In particular, they highlighted the existence of a probable new morpho-specie. Infrared analyses led to the development of a highly discriminating predictive model allowing the rapid identification of morphotypes. The genetic links between the different morphotypes could be clarified thanks to the phylogenies performed. However, they did not allow to confirm completely the taxonomy of the genus. Some aspects of the species delimitation in the genus remain unclear and further studies will be required.


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  • Ruwet, Marius ULiège Université de Liège > Gembloux Agro-Bio Tech

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