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

Introduction Mouvement espèce = conséquences sur lévolution Dérive + effet fondateur diversité génétique et du potentiel adaptatif Action rapide de la sélection naturelle succès invasion Trait dhistoire 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 dinvasion de lespèce

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

Butomus umbellatus: –Plante aquatique, eaux peu profondes dans lac, rivière, et lieux humides –Indigène en Europe (EU), Grande-Bretagne, Irlande et région tempérée ouest dAsie –1 ère observation en 1897 rivière du St Laurent puis aux provinces voisines –Suppose 2 introductions différentes: de lEurope: populations du Lac Erie dAsie: populations du St Laurent et de lest du Lac Ontario –Impacts économiques et écologiques non quantifiés bien que B.umbellatus semble être un colonisateur agressif dans une grande variété dhabitat –Menace de certaines espèces natives Introduction

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

Surveillance de population Pendant les étés de populations

Surveillance de population 136 populations Aires déchantillonnage similaires

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

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 dEU et dAN 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

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 dAllemagne du nord exportation de plante horticole –2 génotypes diploïdes non clairement reliés aux génotypes des populations dEU

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 quintroduits Incapable de détecter une grande diversité génotypique chez les diploïdes plutôt que chez les triploïdes hyp1

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 lest des Grands Lacs au sud-ouest du Lac Erie Discussion

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

2 questions: –Pourquoi la forte production de bulbe nest 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 deau 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 Létude insiste sur linteraction potentiellement complexe et imprédictible entre les activités humaines et les processus de sélection et stochastiques pendant les invasions biologiques Discussion

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Bibliographie Thompson, F. L., and C. G. Eckert 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 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 Population genetic consequences of extreme variation in sexual and clonal reproduction in an aquatic plant. Mol. Ecol. 12:331–344.