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Interaction between founder effect and selection during
biological invasion in an aquatic plant
A. Kliber and C. G. Eckert
Evolution 2005
Présenté par Vanessa SARRAZIN
Master 2 recherche BEM
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Introduction
• Mouvement espèce = conséquences sur l’évolution
• Dérive + effet fondateur diversité génétique et du potentiel adaptatif
• Action rapide de la sélection naturelle succès invasion
• Trait d’histoire de vie : mode de reproduction affecte dispersion et établissement population
• Espèces pérennes reproduction sexuée + asexuée modification en réponse aux facteurs écologiques et/ou génétiques influence la capacité d’invasion de l’espèce
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• Hyp 1: génotype reproduction sexuelle favorisé pendant colonisation diversité génotypique plus élevée chez diploïdes que triploïdes
• Hyp 2: rôle des processus stochastiques dans le changement des fréquences cytotypiques visualiser réduction de la diversité génétique
Introduction
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• Butomus umbellatus:– Plante aquatique, eaux peu profondes dans lac,
rivière, et lieux humides– Indigène en Europe (EU), Grande-Bretagne, Irlande
et région tempérée ouest d’Asie– 1ère observation en 1897 rivière du St Laurent puis
aux provinces voisines– Suppose 2 introductions différentes:
• de l’Europe: populations du Lac Erie • d’Asie: populations du St Laurent et de l’est du Lac Ontario
– Impacts économiques et écologiques non quantifiés bien que B.umbellatus semble être un colonisateur agressif dans une grande variété d’habitat
– Menace de certaines espèces natives
Introduction
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• Monopied de rhizome feuilles droites et fines
• Reproduction clonale production de petits bulbes, ~100 de bulbes / saison détachement de la plante mère et croissance rapide multiplication et dispersion
• Fertilité associée à la ploïdie :– Diploïde graine abondante– Triploïde très peu ou
graines non viables
Introduction
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Surveillance de population
Pendant les étés de 1996-2001
108 populations
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Surveillance de population
136 populations• Aires d’échantillonnage similaires
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Comparaison des fréquences cytotypiques des populations natives et introduites
• Détermination de la ploïdie– AN: graines, forme des grains de
pollen– EU: comme en AN et pas de
floraison taille des cellules de garde
• Diploïde: longueur moyenne des cellules de garde ≤42,63µm
• Triploïde: longueur moyenne des cellules de garde >42,63µm
Indicateur fiable de la ploïdie
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Structure génétique des populations dans les régions native contre introduite
• RAPD comparaison de la diversité régionale (2 ind/pop 71 EU et 69 AN) comparaison de 28 bandes
• 6 génotypes pour AN, dont 2 redondants:– Génotype N1– Génotype N6
• Aucuns génotypes similaires dans chacune des populations d’EU et d’AN• Diversité génétique 37% supérieure pour populations EU • Génotypes EU grande diversité génotypique + distribution
géographique restreinte isolation par la distance• Génotypes AN distribution géographique étendue
• Pas de différence de diversité génotypique entre triploïde et diploïde
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Structure génétique des populations dans les régions native contre introduite
• 2 groupes divergents:
– 4 génotypes triploïdes fortement reliés à des génotypes natifs de Hollande et d’Allemagne du nord exportation de plante horticole
– 2 génotypes diploïdes non clairement reliés aux génotypes des populations d’EU
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Discussion
• Changements génétiques majeurs associés à une colonisation longue distance
• Importante perte de diversité génétique pendant invasion effet fondateur: 30% de polymorphisme en plus pour natifs plutôt qu’introduits
• Incapable de détecter une grande diversité génotypique chez les diploïdes plutôt que chez les triploïdes hyp1
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• Conséquences génétiques de la colonisation à longue distance dépendent du système de reproduction– Reproduction asexuée effet fondateur
• Réfute hyp: 2 introductions séparées populations introduites possèdent toutes le génotype N6 transport de l’est des Grands Lacs au sud-ouest du Lac Erie
Discussion
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• Sélection favorise diploïdes plutôt que triploïdes car:– Reproduction sexuée diversité génétique– Graines plus facilement dispersées
En AN tous les individus possèdent génotypes N6 fort niveau de reproduction clonale reproduction sexuée rôle mineur dans recrutement
Hyp1
• AN reproduction clonale habitats favorables et graines moins compétitives
• Succès des diploïdes car expansion plus rapide que les triploïdes
Triploïdes ne produisent pas de bulbes propre à AN
• Diploïdes AN investissent plus dans la production de bulbes que celles EU caractéristique des diploïdes introduits
Discussion
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• 2 questions:– Pourquoi la forte production de bulbe n’est pas une caractéristique
de toutes les populations natives?– Quel processus maintient en EU une forte fréquence des
triploïdes?
• Allocation aux ressources plutôt stockage (rhizome) que multiplication (bulbe) avantage dans des habitats d’eau profonde (typique en EU)
• Effet fondateur pendant colonisation AN 2 lignées: diploïdes et triploïdes diffèrent fortement dans leur capacité de colonisation via la reproduction clonale
• L’étude insiste sur l’interaction potentiellement complexe et imprédictible entre les activités humaines et les processus de sélection et stochastiques pendant les invasions biologiques
Discussion
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Merci de votre attention
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Bibliographie
• Thompson, F. L., and C. G. Eckert. 2004. Trade-offs between sexual and clonal reproduction in an aquatic plant: experimental manipulations versus phenotypic correlations. J. Evol. Biol. 17:581–592.
• Lui, K., F. L. Thompson, and C. G. Eckert. 2005. Causes and consequences of extreme variation in reproductive strategy among invasive populations of a clonal aquatic plant, Butomus umbellatus (Butomaceae). Biol. Inv. 7:427–444.
• Eckert, C. G., K. Lui, K. Bronson, P. Corradini, and A. Bruneau. 2003. Population genetic consequences of extreme variation in sexual and clonal reproduction in an aquatic plant. Mol. Ecol. 12:331–344.
• www.arba-s.org/grupos/arbatoledo.htm.