contributeur(s) sauvage(s) au pool génique du

De multiples
contributeurs sauvages
au pool génique du
pommier cultivé ?
Amandine Cornille - Doctorante
Pierre Gladieux
Tatiana Giraud
Laboratoire Ecologie systématique et Evolution
Univ. Paris 11
Processus de domestication
• origines simple (e.g. maïs) ou multiple (e.g. orge)
• goulot d’étranglement : perte de diversité
• changements phénotypiques associés : syndrome de
domestication
• évolution du système de reproduction
• hybridations inter-spécifiques (blé, riz, maïs, soja, colza…)
Processus de domestication
• origines simple (e.g. maïs) ou multiple (e.g. orge)
• goulot d’étranglement : perte de diversité
• changements phénotypiques associés : syndrome de
domestication
• évolution du système de reproduction
• hybridations inter-spécifiques (blé, riz, maïs, soja, colza…)
→ Assez documentés chez les céréales
→ Peu documentés chez les arbres en général
Le Genre Malus : généralités
•
•
•
•
•
Ensemble d’espèces proches avec une espèce cultivée
Régions tempérées (Asie, Europe, Amérique)
Hybridations inter-spécifiques en milieu naturel
Allogamie
Diploïde
• Importance
– Économique
– Fondamentale (domestication, spéciation)
– Culturelle: histoire
Peu de connaissances
Histoire de la domestication du pommier cultivé Malus domestica
Histoire de la domestication du pommier cultivé
état de l’art
Origine : M. sieversii dans le Tien Shan = CONTRIBUTEUR PRINCIPAL
- Caractères morphologiques partagés
- Données génétiques (nucléaires, chloroplastiques)
M. x domestica +
M. sieversii =
même espèce!
Histoire de la domestication du pommier domestique état de l’art
Origine : M. sieversii dans le Tien Shan
Autres contributeurs possibles au génome
M. sylvestris
M. baccata
M. sieversii
M. domestica
Hybridation &
introgression
M. domestica
M. orientalis
Grande diversité de cultivars
Histoire de la domestication de M. domestica :
Quels contributeurs ?
26 SSR répartis sur l’ensemble du génome
- 378 variétés M. domestica
- 168 M. sieversii
- 208 M. orientalis
- 48 M. baccata
- 40 M. sylvestris
M. sylvestris
M. sieversii
M. orientalis
M. baccata
Histoire de la domestication de M. domestica :
Quels contributeurs ?
1. Avec ou sans goulot d’étranglement ? Diversité génétique inter-espèces
2. Est-ce que M. domestica forme un pool génique à part entière, ainsi que les
quatre autres espèces sauvages? Clustering bayesien
3. Quelle est la différenciation génétique inter-espèces? Y a-t-il de la
recombinaison inter-espèces? ACP Fst et Split trees
4. Contributeurs unique ou multiples? Introgréssions récentes par des espèces
sauvages ? Clustering bayésien
26 SSR répartis sur l’ensemble du génome
- 378 variétés M. domestica
- 168 M. sieversii
- 208 M. orientalis
- 48 M. baccata
- 40 M. sylvestris
M. sylvestris
M. sieversii
M. orientalis
M. baccata
1. Variation génétique inter-espèces
1
0,8
M. x domestica
0,6
M. sieversii
0,4
M. sylvestris
0,2
M. orientalis
M. baccata
0
Ho
He
Fis
20 % des M. domestica sont polyploïdes : éliminés des analyses
Forte diversité intra-spécifique
Faible structure globale intra-spécifique
M. x domestica quasiment panmictique!
2. M. domestica : un seul pool génique ?
Structure 2.2.3 : approches de
clustering bayésien
5 clusters distincts
M. domestica forme un pool
génique bien différencié
Globalement peu de structure
intra-espèce
3. Différenciation génétique inter-espèces…
M. domestica
M. domestica
Fst = 0.05
Fst = 0.15
M. baccata
M. orientalis
Fst = 0.04
M. domestica
M. sieversii
M. sylvestris
Fst = 0.005!
3. … Et recombinaisons inter-espèces
M. sieversii et M. orientalis
proches
M. sieversii et M. sylvestris
proches de M. domestica
Fst (siev–or) = 0,04
Split trees 4.0
3. …Et recombinaisons inter-espèces
M. sieversii et M. orientalis
proches
M. sieversii et M. sylvestris
proches de M. domestica
M. baccata plus éloigné
Fst (siev–or) = 0,04
Fst (bacc-inter-sp) = 0,15
Split trees 4.0
4. Différenciation génétique et introgressions récentes entre M.
domestica et les 4 contributeurs possibles
Introgréssion de M.
domestica
peu par M. orientalis
peu par M. sieversii
beaucoup par M.
sylvestris!
pas par M. baccata
Introgréssions locales des espèces sauvages par M.
domestica
Histoire de la domestication de M. x domestica
1. Avec ou sans goulot d’étranglement : diversité génétique inter-espèces NON
Même niveau de diversité que chez les espèces sauvages
2. Quelles est l’étendue des recombinaisons inter-espèces? OUI
M. domestica et M. sieversii/M. sylvestris : introgression
3. Est-ce que M. x domestica forme un pool génique à part entière ? OUI
M. domestica forme un groupe a part entière dans les analyses de structuration
génétique + Split trees
M. sieversii et M. x domestica =clusters distincts, aussi différenciés qu’avec les autres
espèces!
4. Contributeurs unique ou multiples
Histoire de la domestication de M. x domestica
1. Avec ou sans goulot d’étranglement : diversité génétique inter-espèces NON
Même niveau de diversité que chez les espèces sauvages
2. Est-ce que M. x domestica forme un pool génique à part entière ? OUI
analyses de structuration génétique + Split trees
M. sieversii et M. domestica =clusters distincts, aussi différenciés qu’avec les autres
espèces!
3. Quelle est la différenciation génétique inter-espèces? Y a-t-il de la recombinaisons
inter-espèces?
M. domestica et M. sieversii/M. sylvestris : introgression
4. Contributeurs unique ou multiples
M. sylvestris introgresse clairement M. domestica : rôle majeur
M. sylvestris est très proche de M. domestica (Fst = 0,005!), par rapport à M. sieversii,
M. orientalis et M. baccata
M. sylvestris est un contributeur majeur RECENT au pool génique de M.
domestica
Histoire de la domestication du pommier cultivé
Conclusions
• Contributeurs multiples et sans goulot d’étranglement
• Pool génique bien différencié de M. domestica
• M. domestica quasiment panmictique : alors que propagation
clonale → croisement allogames maintenus par greffage
Processus de domestication semble original
Perspectives/Questions
• Après QUI, comment : Modèles IMa2 pour estimer flux de
gènes inter-espèces
• Que faire des 20% de triploïdes?