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THE RECRUITMENT SWEEPSTAKES HAS MANY WINNERS: GENETIC EVIDENCE FROM THE SEA URCHIN STRONGYLOCENTROTUS PURPURATUS Flowers et al. 2002. Boulotte Nadine,

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1 THE RECRUITMENT SWEEPSTAKES HAS MANY WINNERS: GENETIC EVIDENCE FROM THE SEA URCHIN STRONGYLOCENTROTUS PURPURATUS Flowers et al Boulotte Nadine, Mathot Célia, Saubiez Guillemette BEM FLUC Master 1 BEM © Jeff Goddard 1

2 2 Sélection : allèles + ou - représentés à la génération suivante Fluctuations aléatoires des fréquences alléliques Même probabilité de transmettre des gènes mais variance et stochasticité dérive génétique Sweepstakes : - Loterie Gagnants à chaque saison de reproduction - Balayage aléatoire Introduction Matériels et méthodesRésultatsDiscussion et critiquesConclusion Introduction Matériels et méthodesRésultatsDiscussion et critiquesConclusion Daprès Daprès

3 3 Strongylocentrotus purpuratus Echinoderme Côte Ouest de lAmérique du Nord Cycle de vie : Nombre élevé de gamètes Libre fécondation Longue phase planctonique Mortalité juvéniles + jeunes oursins importante Stratégie r Grande variance du succès reproducteur ? Introduction Matériels et méthodesRésultatsDiscussion et critiquesConclusion Introduction Matériels et méthodesRésultatsDiscussion et critiquesConclusion

4 4 Vérifier les hypothèses de loterie du succès reproducteur : La diversité génétique des recrues est-elle < à celle de la population adulte ? Les cohortes sont-elles génétiquement différenciées ? Existe-t-il une variabilité au sein du succès reproducteur ? Introduction Matériels et méthodesRésultatsDiscussion et critiquesConclusion Introduction Matériels et méthodesRésultatsDiscussion et critiquesConclusion

5 5 Los Angeles San Francisco Introduction Matériels et méthodes RésultatsDiscussion et critiquesConclusion Source : Google Earth

6 Analyses : Moléculaires : PCR sur ADN mt : Statistiques : structuration des populationsAMOVA différences entre populationsΦ ST Simulation : loi de Poisson et loi Gamma Introduction Matériels et méthodes RésultatsDiscussion et critiquesConclusion Edmands et al Mar Biol 126: Nombre dindividus selon les cohortes CohortesN

7 7 IntroductionMatériels et méthodes Résultats Discussion et critiquesConclusion Diversité haplotypique des individusNombre dhaplotypes des individus Diversité haplotypiqueNombre dhaplotypes 7

8 Diversité haplotypique 8 IntroductionMatériels et méthodes Résultats Discussion et critiquesConclusion N Années Nombre dhaplotypes Diversité haplotypique et nombre dhaplotypes des recrues suivant les années et le nombre dindividus Diversité haplotypique des individus Diversité haplotypiqueNombre dhaplotypes Nombre dhaplotypes des individus Nombre dhaplotypes Diversité haplotypique

9 Différenciation génétique temporelle : Homogénéité génétique entre les années Différenciation génétique spatiale : Entre sites : Φ ST < 0,015 P = ??? Entre régions biogéographiques : Φ ST non significatif Pas de structuration 9 IntroductionMatériels et méthodes Résultats Discussion et critiquesConclusion 9

10 10 IntroductionMatériels et méthodes Résultats Discussion et critiquesConclusion Nombre de progénitures Nombre de femelles Nombre de progénitures x 10 7 Nombre de femelles Moyenne 9932 Loi Gamma Loi de Poisson Distributions du nombre de progénitures issues de deux simulations

11 11 IntroductionMatériels et méthodesRésultats Discussion et critiques Conclusion Daprès Loteriechez la plupart des espèces marines à phase larvaire planctonique

12 Petits groupes de d'une population semi-isolée ponte à différents moments tout au long de l'année Changements des fréquences des gènes : - flux de gènes - dérive génétique 12 Li & Hedgecock Can J Fish Aquat Sci, 55: 1025––1033 IntroductionMatériels et méthodesRésultats Discussion et critiques Conclusion Différenciation génétique des cohortes de larves de Crassostrea gigas 12

13 13 Différenciation à grande échelle : - Iles Marquises - Tuamotu-Gambier - Société Différenciation à petite échelle : - 3 sites du lagon Takapoto Arnaud-Haond et al Mar Biol, 155: 147–157 IntroductionMatériels et méthodesRésultats Discussion et critiques Conclusion Photo : Sarah Lemer Etude de la structure génétique de lhuître perlière Pinctada magaritifera Daprès

14 14 5 locus microsatellites 3 cohortes, N-O Méditerranée Taux de variation génétique identique entre adultes et cohortes Pas de différenciation génétique entre les 3 cohortes Calderon et al Mol Ecol, 18: 3036–3049 IntroductionMatériels et méthodesRésultats Discussion et critiques Conclusion Etude de la variabilité temporelle chez Paracentrotus lividus

15 15 IntroductionMatériels et méthodesRésultats Discussion et critiques Conclusion Critiques générales Publication complexe résultats peu mis en valeur Axée sur la simulation Stratégie déchantillonnage non uniforme Séquences non référencées (GenBank) ADN mt peu variable utilisation de microsatellites Dérive 4 x plus faible sur ADN nucléaire 1 génération insuffisant pour observer une différenciation

16 16 IntroductionMatériels et méthodesRésultatsDiscussion et critiques Conclusion Loterie : influence sur la diversité génétique lien avec dynamique et évolution des populations Loterie non mise en évidence chez Strongylocentrotus purpuratus Pas de généralisation

17 Merci de votre attention 17 Daprès

18 Bibliographie sélective Arnaud-Haond S., Vonau V., Rouxel C., Bonhomme F., Prou J., Goyard E. & Boudry P. (2008) Genetic structure at different spatial scales in the pearl oyster (Pinctada margaritifera cumingii) in French Polynesian lagoons: beware of sampling strategy and genetic patchiness. Marine Biology 155: Calderon I., Palacin C. & Turon X. (2009) Microsatellite markers reveal shallow genetic differentiation between cohorts of the common sea urchin Paracentrotus lividus (Lamarck) in northwest Mediterranean. Molecular Ecology 18: Ebert T. A. (2007) Growth and survival of postsettlement sea urchins. Edible Sea Urchins: Biology and Ecology, J. M. Lawrence (eds), Elevier Science B. V. Chap. 6: Ebert T.A., Schroeter S. C., Dixon J. D. & Kalvass P. (1994) Settlement patterns of red and purple sea urchins (Strongylocentrotus franciscanus and S. purpuratus) in California, USA. Marine Ecology Progress Series 111: Edmands S., Morberg P.E. & Burton R. S. (1996) Allozyme and mitochondrial DNA evidence of population subdivision in the purple sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Marine Biology 126: Kato S. & Schroeter S. C (1985) Biology of the Red Sea Urchin, Strongylocentrotus franciscanus, and its Fishery in California. Marine Fisheries Review 47: 1-20 Lin G. & Hedgecock D. (1998) Genetic heterogeneity, detected by PCR SSCP, among samples of larval Pacific oysters (Crassostrea gigas) supports the hypothesis of large variance in reproductive success. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 55: 1025–10334 McEdward L. R. & Miner B. G. (2007) The Ecology of Strongylocentrotus franciscanus and Strongylocentrotus purpuratus. Edible Sea Urchins: Biology and Ecology, J. M. Lawrence (eds), Elevier Science B. V. Chap. 5: Miller B. A. & Emlet R. B. (1997) Influence of nearshore hydrodynamics on larval abundance and settlement of sea urchins Strongylocentrotus franciscanus and S. purpuratus in the Oregon upwelling zone. Marine Ecology Progress Series 148: Moberg P. E. & Burton R. S. (2000) Genetic heterogeneity among adult and recruit red sea urchins Strongylocentrotus franciscanus. Marine Biology 136: Rogers-Bennett L. (2007) The Ecology of Strongylocentrotus franciscanus and Strongylocentrotus purpuratus. Edible Sea Urchins: Biology and Ecology, J. M. Lawrence (eds), Elevier Science B. V. Chap. 19:

19 ANNEXES 19

20 20 Durée de la phase larvaire, dispersion, isolement géographique, évènement exceptionnel, front océanique : influencent le recrutement peuvent expliquer les différences de recrutement entre espèces marines Effet de lhistoire de vie de loursin pourpre Strongylocentrotus purpuratus Goggiotti & Vetter Can J Fish Aquat Sci, 56: 1376––1388

21 21 Recrues génétiquement différentes des adultes, pour une localité donnée Recrues différentes entre elles, au N de la Californie Hétérogénéité des recrues pourrait être utilisée pour évaluer la dispersion larvaire Hétérogénéité génétique entre adultes et recrues de loursin rouge Strongylocentrotus franciscanus Moberg & Burton Mar Biol 136: 773–784

22 22 Nombre de femelles participant à la reproduction Métapopulation : 1 femelle sur Modèle démographique minimal : 1 femelle sur 17 Etude de la taille effective chez Sciaenops ocellatus (Tambour rouge) Turner et al Gen 162: 1329–1339 Log Ne/N p Métapopulation Modèle minimal

23 23 Loi de Poisson : compter les évènements aléatoires indépendants = calculer les fluctuations associées Loi Gamma : modéliser les processus suivant la loi de Poisson Objectif : la stratégie déchantillonnage détecte-t-elle de manière significative : 1. les variations du succès reproducteur : 3 populations de 1 000, et femelles : 1 épisode de reproduction Permet destimer la proportion de femelles gagnantes + nombre de progénitures par femelle 2. les réductions de la diversité génétique chez les recrues : Bootstrap : 80 individus ont été ré-échantillonnés au hasard Diversité haplotypique des recrues avec la loi Gamma et la loi de Poisson. Simulation du succès reproducteur

24 24 Simulation du succès reproducteur : diversité haplotypique Diversité haplotypique Fréquence absolue 64,8% 5% Loi Gamma Loi de Poisson Distributions de la diversité haplotypique des recrues issues du Bootstrap


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