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Scientists use DNA sequence information to unravel the origins of cassava and offer genetic advance
avril 19, 2016

A team of international scientists that has been studying DNA sequence information from cassava varieties grown all over the world have provided clear evidence on the ancestry of cassava. They have also published a high-quality genome assembly of the hardy crop which will be very useful in efforts to improve cassava.

Picture of cassava infected by cassava brown streak disease
The DNA sequence information will support efforts to provide farmers with high yielding varieties with resistance to diseases such as the deadly cassava brown streak disease (CBSD) which gives the roots a dry hard rot.

Cassava is a very important food staple in sub-Saharan Africa, yet its yield and quality are compromised by two damaging virus diseases: cassava mosaic disease (CMD), causing disfiguration, curling, and yellowing of leaves, and cassava brown streak disease (CBSD), causing severe browning in the storage roots. The new DNA sequence resources will help scientists develop varieties that are resistant to these virus diseases.

The team comprised scientists from the International Institute of Tropical Agriculture (IITA), the University of California, the United States Department of Energy Joint Genome Institute (DOE JGI), and from National Agricultural Research Organizations of Tanzania, Nigeria, Fiji, and Micronesia, among others.

The team sequenced 58 wild and cultivated cassava varieties including related species such as Caera or Indian rubber(Manihot glaziovii), and genotyped 268 African cassava varieties. The team has published the results in the April issue of the journal Nature Biotechnology. The paper is titled “Sequencing wild and cultivated cassava (Manihot esculenta) and related species reveal extensive interspecific hybridization and genetic diversity”.

“The development of genomic resources, such as this chromosome scale reference sequence, has increased underst anding of the genetic diversity of cassava and its wild relatives, and given insights into its population structure. It is expected this will accelerate progress in basic biological research and genetic improvement,” says Morag Ferguson, Molecular Geneticist at IITA-Kenya and one of the scientists in this effort and co-author of the paper.

The study also provided clear evidence to support the hypothesis that cassava was domesticated from a wild species, known as M. esculenta subspecies flabellifolia, in the western part of the southern Amazon region in Brazil, and went through a “genetic bottleneck”, restricting the amount of genetic diversity in cassava.

This reduction in cassava genetic diversity, especially in Africa, was a result of the use of a limited number of parents in the development of new varieties. This is important knowledge to guide breeding decisions to restore lost variation.

“We are excited about the results of this study. As a clonally propagated crop, genetic improvement of cassava through conventional breeding is a complicated and lengthy affair. Therefore underst anding the genetic diversity of cassava and its wild relatives will support genome-enabled breeding efforts,” says Peter Kulakow, Head of IITA’s cassava breeding program, based in Ibadan, Nigeria.

History of the cassava breeding program in Africa

The study also provided useful insights into cassava varieties in Africa and their breeding history. The scientists studied varieties from a past cassava breeding program in Amani, Tanga Province, in Tanzania, which was started under the Germans, closed during World War II, and later reopened by the British. It focus was on breeding cassava for resistance to cassava mosaic disease, and later, cassava brown streak disease.

After screening cassava from many parts of the world, these early breeders were unable to find varieties with high levels of resistance to these diseases and therefore resorted to making crosses with wild species including M. glaziovii and “tree cassava”. Introduced to Tanzania during the time of German colonization for rubber production, M. glaziovii and their inter-specific hybrids “tree cassava” now grow in the wild, particularly in coastal areas of Tanzania. The cassava tree leaves are used as a vegetable.

Sequence information revealed that some of the popular cassava varieties in Tanzania including Namikonga and Muzege, still contain sections of M. glaziovii in their genomes. These varieties are also among the most tolerant to CBSD. Other popular varieties are related and are likely to have been derived from the Amani program; these include Nachinyaya, Albert, and Kibaha.

Following the closure of the Amani breeding program, many of the varieties were transferred to the Moor Plantation in Nigeria. The cassava breeding program at IITA has extensively used these inter-specific hybrids from Moor Plantation to produce a large number of high-yielding improved varieties with resistance to pests and diseases. Evidence of this is shown by trace sections of M. glaziovii DNA that were found in many IITA developed varieties. These sections are rare, however, in farmer varieties from Southeast and Central Africa.

Other institutions involved in the study included Koronivia Research Station (Fiji); French agricultural research and international cooperation organization (CIRAD) (Vanuatu); Mikocheni Agricultural Research Institute (Tanzania); Naliendele Agricultural Research Institute (Tanzania); Donald Danforth Plant Science Center (USA) Cornell University (USA), Monash University (Australia); and Dow AgroSciences (USA)

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For more information, please contact:

Kathy Lopez, IITA Head of Communication, E-mail: k.lopez@cgiar.org

Catherine Njuguna, Regional Communication Officer-Eastern Africa, E-mail: c.njuguna@cgiar.org

À propos de l'IITA www.iita.org
IITA is one of the world’s leading research partners in finding solutions for hunger, malnutrition, and poverty. Its award-winning research-for-development (R4D) approach addresses the development needs of tropical countries. IITA works with partners to enhance crop quality and productivity, reduce producer and consumer risks, and generate wealth from agriculture. IITA is a non-profit organization founded in 1967 in Nigeria and governed by a Board of Trustees. IITA works on the following crops: cowpea, soybean, banana/plantain, yam, cassava, and maize. It is a member of CGIAR, a global agriculture research partnership for a food secure future.


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Olaosebikan, Olamide

Olamide Deborah Nwanze est une chercheuse principale spécialisée dans la recherche sur l'approche "genre" afin d'éclairer les politiques de sélection participative et inclusive, de développement de variétés et de systèmes semenciers concernant les cultures de racines, tubercules et bananes (RTB) au siège de l'Institut International d'Agriculture Tropicale, à Ibadan, au Nigeria. Elle est candidate au doctorat à l'Université d'Ibadan et titulaire d'un master et d'un diplôme d'ingénieur agronome en vulgarisation agricole et développement rural. Olamide est membre du programme African Women in Agricultural Research and Development – Gender Responsive Agricultural Systems Policy (SAISIE DE RÉCOMPENSEet les Chercheuses Sensibles au Genre Équipées pour la Transformation Agricole (SUPER. Elle cherche à appliquer ses apprentissages en matière d’approche genre, recherche sensible au genre, et expertise en développement et examen de politiques pour faciliter l’accès et l’adoption par les femmes, les jeunes, les enfants et les groupes sociaux vulnérables aux innovations agricoles qui garantissent la sécurité alimentaire, nutritionnelle, des revenus et des moyens de subsistance en Afrique. Ses rôles actuels comprennent le mentorat de chercheurs stagiaires, le développement de guides et manuels de formation, la mise en œuvre et l'adaptation de cadres et d'outils genre, l'engagement des acteurs de la chaîne de valeur en tant que partenaires de la science citoyenne, l'examen et la refonte des politiques, la gestion et l'analyse des données. Ses recherches actuelles portent sur les méthodes mixtes ainsi que sur les approches participatives et interdisciplinaires pour saisir et mettre en évidence les dynamiques de genre, les besoins, les préférences et les défis rencontrés par les parties prenantes au sein de la chaîne de valeur des moyens de subsistance agricoles afin de prioriser des stratégies axées sur le genre dans les programmes de sélection, la conception et la mise en œuvre des politiques.

À l'IITA, elle contribue à la mise en œuvre du CGIAR Initiative d'Élevage Accéléré et Innovation génétique Programmes ; recherche participative et genre au sein des Prochaine Génération ManiocHarvestPlusRTBAliments, et Tricot-ClimMob 1000Fermes Projets ; et la communication des connaissances sur le genre via le Série de webinaires G-LENS, vidéo documentaire, notes de politiquepublications, et blogs.

 

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de Sousa, K., van Etten, J., Manners, R. Bello, A., Teeken, B., Olaosebikan, O., et al. 2024. L'approche tricot : un cadre agile pour les essais décentralisés à la ferme soutenus par la science citoyenne. Une rétrospective. Agron. Sustain. Dev. 44, 8. https://doi.org/10.1007/s13593-023-00937-1

Madu, T., Onwuka, S., Nwafor, S., Onyemauwa, N., Ejechi, M., Ofoeze, M., Ukeje, B., Eluagu, C., Olaosebikan, O., Okoye, B., 2024. Les études sur les consommateurs inclusifs en matière de genre améliorent l'amélioration du manioc au Nigeria dans : Frontiers in Sociology, volume 9, numéro : 1224504, doi : 10.3389/fsoc.2024.1224504

Olaosebikan, O. ; Bello, A. ; Utoblo, O. ; Okoye, B. ; Olutegbe, N. ; Garner, E. ; Teeken, B. ; Bryan, E. ; Forsythe, L. ; Cole, S. ; Madu, T. 2023. Facteurs de stress et résilience au sein de la chaîne de valeur du manioc au Nigeria : Caractéristiques préférées des variétés de manioc et stratégies de réponse des hommes et des femmes pour informer l'amélioration variétale. Sustainability 15, 7837. https://doi.org/10.3390/su15107837

Okoye, B., Ofoeze, M., Ejechi, M., Onwuka, S., Nwafor, S., Onyemauwa, N., Ukeje, B., Eluagu, C., Obidiegwu, J.*, Olaosebikan, O., Madu, T.* 2023. Priorisation des traits préférés dans la chaîne de valeur de l'igname au Nigeria : une analyse de la situation en matière de genre in: Frontiers in Sociology, volume 8, numéro : 1232626, pages 1 – 9, ISSN 2297-7775, 2023. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fsoc.2023.1232626/full

Olaosebikan, O., Bello, A. A., de Sousa, K., Ndjouenkeu, R., Adesokan, M., Alamu, E. O., Agbona, A., van Etten, J., Kegah, F. N.*, Dufour, D., Bouniol, A., Teeken, B. 2023. Acceptabilité par les consommateurs des produits alimentaires à base de gari-eba de manioc dans des contextes culturels et environnementaux variés en utilisant l'approche triade de comparaison des technologies (tricot) dans : Journal of the Science of Food and Agriculture,

Teeken, B., Olaosebikan, O., Bello, A. A., Madu, T.*, Cole, S. M. 2023. Évaluation qualitative de la positionnalité et des préférences des dyades en relation avec les activités liées au manioc : travailler avec des scientifiques citoyens du procès tricot https://hdl.handle.net/10568/138326 Type : Manuel

Bouniol, A., Ceballos, H., Bello, A. A., Teeken, B., Olaosebikan, O., Owoade, D., Agbona, A., Fotso Kuate, A., Madu, T.*, Okoye, B.*, Ofoeze, M.*, Nwafor, S.*, Onyemauwa, N.*, Adinsi, L.*, Forsythe, L., Dufour, D. 2023. Impact variétal sur le travail des femmes, la charge de travail et la pénibilité associée dans le traitement des plantes à racines, tubercules et bananes : focus sur le manioc en Afrique subsaharienne dans : Journal of the Science of Food and Agriculture, pages 1 – 25, ISSN 0022-5142,

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Lora Forsythe, Pricilla Marimo, Sarah Mayanja, Olamide D. Olaosebikan, Esme Stuart, Bela Teeken, Benjamin Okoye, Tessy Madu, (2021). Analyse transversale du genre dans RTBfoods Étape 2 Cartographie des genres sur les produits RTB. Comprendre les moteurs des préférences en matière de traits et le développement de profils de produits RTB multi-utilisateurs, WP1. Londres, Royaume-Uni : Rapport scientifique de terrain RTBfoods, 30 p.

Teeken, B., Garner, E., Agbona, A., Balogun, I., Olaosebikan, O., Bello, A., Madu, T., Okoye, B., Egesi, C., Kulakow, P. et Tufan, H.A. 2021. Au-delà des “ traits des femmes ” : explorer comment le genre, les différences sociales et les caractéristiques des ménages influencent les préférences pour les traits. Frontiers Systèmes alimentaires durables 5:740926. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.740926

Teeken, B., Agbona, A., Bello, A., Olaosebikan, O., Alamu, E., Adesokan, M., Awoyale, W., Madu, T., Okoye, B., Chijioke, U., Owoade, D., Okoro, M., Bouniol, A., Dufour, D., Hershey, C., Rabbi, I., Maziya‐Dixon, B., Egesi, C., Tufan, H. et Kulakow, P. (020. Comprendre les préférences variétales du manioc par le classement par paires du gari-eba et du fufu préparés par des agriculteurs-transformateurs locaux. Int J Food Sci Technol. https://doi.org/10.1111/ijfs.14862

Bela Teeken, Olamide Olaosebikan, Ireti Balogun, Benjamin Okoye, Tessy Madu, Steven Cole, Abolore Bello, Elizabeth Parkes. (2020). Pilotage des outils de profil client et produit G+ pour l'amélioration sensible au genre du manioc au Nigeria. Nigeria : Institut international d'agriculture tropicale (IIAT). https://hdl.handle.net/20.500.11766/13000