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MOLECULAR AND MORPHOLOGICAL EVIDENCE REVEALS INTROGRESSION IN SWARMS OF THE INVASIVE TAXA F ALLOPIA JAPONICA, F. SACHALINENSIS, AND F. XBOHEMICA (POLYGONACEAE)

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1 MOLECULAR AND MORPHOLOGICAL EVIDENCE REVEALS INTROGRESSION IN SWARMS OF THE INVASIVE TAXA F ALLOPIA JAPONICA, F. SACHALINENSIS, AND F. XBOHEMICA (POLYGONACEAE) IN THE UNITED STATES MELINDA A. GAMMON, JONNA L. GRIMSBY, DINA TSIRELSON, AND RICK KESSELI American Journal of Botany 94(6): 948–

2 Introduction Fallopia japonica (FJ) et Fallopia sachalinensis (FS) Origine : Asie de lEst Introduites en Europe et en Amérique du Nord ; habitat = aux alentours des cours deau Elles sont capables de shybrider F. Xbohemica (FXB) X = F. japonica F. sachalinensis F. Xbohemica

3 Introduction Structures et dynamiques des populations différentes en Europe et aux USA. Les critères morphologiques nont pas la même fiabilité selon les continents. Lhybridation serait impliquée dans lévolution despèces invasives. Elle peut sauver des espèces de lextinction. Création de nouveaux recombinants.

4 But de létude Quantification de limportance de lintrogression aux Etats-Unis grâce à un arbre basé sur la morphologie des individus et à des marqueurs moléculaires. Introgression : Dispersion naturelle des gènes dune espèce à lintérieur dune autre espèce, par hybridation interspécifique suivie de plusieurs rétrocroisements avec le parent local.

5 Matériels et Méthodes Critères morphologiques utilisés pour distinguer les espèces parentes F.japonica et F.sachalinensis des hybrides : - Feuilles : taille, forme de la base et de lapex - Trichomes : longueur, densité, forme - Panicules : longueur De gauche à droite : F.sachalinensis, F. Xbohemica et F.japonica

6 Matériels et méthodes Étude effectuée en Nouvelle-Angleterre (N-E USA) 81 individus, de taille > 1,5m Analyse cluster hiérarchique Marqueurs moléculaires : –Deux SNP (single nucleotide polymorphism) chloroplastiques –KW6 : marqueur nucléaire SSR (simple sequence repeat) spécifique de F.sachalinensis

7 Résultats Parmi les 81 individus : - 3 ont tous les critères de F.sachalinensis (FS) - 11 ont tous les critères de F.japonica (FJ) - Les autres ont un ou plusieurs caractères intermédiaires et sont donc classés en tant que F.Xbohemica (FXB) "panicule" est le critère le plus sévère.

8 IA-1 5 FXB + 10 FJ IA-2 21 FXB +1 FJ IB-1 FXB IB-2 FXB mâle II : 3 FS + 1 FXB Résultats Analyse cluster

9 IA-1 5 FXB + 10 FJ IA-2 21 FXB +1 FJ IB-1 FXB IB-2 FXB mâle II : 3 FS + 1 FXB

10 IA-1 5 FXB + 10 FJ IA-2 21 FXB +1 FJ IB-1 FXB IB-2 FXB mâle II : 3 FS + 1 FXB

11 Lignes 2, 5, 8 F.Xbohemica ayant génotypes chloroplastiques et nucléaire de F. japonica (ind 130, du groupe I-A2) Lignes 3, 6, 9 F. Xbohemica ayant génotypes nucléaire et chloroplastiques de F. sachalinensis (ind 174, du groupe I-B1) Lignes 4, 7, 10 F. Xbohemica ayant génotypes chloroplastiques de F.japonica et génotype nucléaire de F.sachalinensis (ind.75 du groupe I- B2) 1 er marqueur chloroplastique 2 ème marqueur chloroplastique Marqueur nucléaire

12 IA-1 5 FXB + 10 FJ IA-2 21 FXB +1 FJ IB-1 FXB IB-2 FXB mâle II : 3 FS + 1 FXB

13 Les 4 individus du groupe II

14 IA-1 5 FXB + 10 FJ IA-2 21 FXB +1 FJ IB-1 FXB IB-2 FXB mâle II : 3 FS + 1 FXB

15 Lignes 2, 5, 8 F.Xbohemica ayant génotypes chloroplastiques et nucléaire de F. japonica (ind 130, du groupe I-A2) Lignes 3, 6, 9 F. Xbohemica ayant génotypes nucléaire et chloroplastiques de F. sachalinensis (ind 174, du groupe I-B1) Lignes 4, 7, 10 F. Xbohemica ayant génotypes chloroplastiques de F.japonica et génotype nucléaire de F.sachalinensis (ind.75 du groupe I- B2) 1 er marqueur chloroplastique 2 ème marqueur chloroplastique Marqueur nucléaire

16 IA-1 5 FXB + 10 FJ IA-2 21 FXB +1 FJ IB-1 FXB IB-2 FXB mâle II : 3 FS + 1 FXB

17 Lignes 2, 5, 8 F.Xbohemica ayant génotypes chloroplastiques et nucléaire de F. japonica (ind 130, du groupe I-A2) Lignes 3, 6, 9 F. Xbohemica ayant génotypes nucléaire et chloroplastiques de F. sachalinensis (ind 174, du groupe I-B1) Lignes 4, 7, 10 F. Xbohemica ayant génotypes chloroplastiques de F.japonica et génotype nucléaire de F.sachalinensis (ind.75 du groupe I- B2) 1 er marqueur chloroplastique 2 ème marqueur chloroplastique Marqueur nucléaire

18 DISCUSSION Généralement F. japonica est le parent maternel. Hybridation et introgression peuvent être responsables dambiguïtés taxonomiques marqueurs génétiques et morphologie pas toujours concordants. Etude preuve que F. japonica et F. sachalinensis se sont hybridées formation dessaims complexes avec hybrides issus de rétrocroisements et de diverses générations. Hybridation et introgression à lintérieur de F. japonica.

19 CONCLUSION Les 3 espèces du genre Fallopia sont capables de reproduction sexuée et asexuée + plusieurs degrés de ploïdie + diversité génétique Gestion différentes en Europe et aux Etats- Unis.

20 LIMITES Les critères sont un peu "hasardeux" : il suffit quon change leurs limites ou quun soit éliminé pour quun individu passe dune espèce à une autre il faudrait des critères fixes (identiques ou différents) pour les 2 continents. Il se peut que lâge de lindividu et lhabitat influencent la taille de la panicule. Arbre basé que sur morphologie : ils ont juste superposé les résultats des marqueurs moléculaires.

21 Références mhttp://dnr.metrokc.gov/wlr/LANDS/weeds/bohemianknotweed.ht m Site de J.P. Bailey : Grimsby J.L., Tsirelson D., Gammon M., Kesseli R., Genetic diversity and clonal vs. Sexual reproduction in Fallopia spp.(Polygonaceae). American Journal of Botany. 94 : Forman J., Kesseli R.V., Sexual reproduction in the invasive species Fallopia japonica (Polygonaceae). American Journal of Botany. 90 : Bailey J.P. Bimovà K., Mandàk B The potential role of polyploidy and hybridisation in the further evolution of the highly invasive Fallopia taxa in Europe. Ecol. Res. 22: 920–928

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