Interaction between founder effect and selection during biological invasion in an aquatic plant

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Interaction between founder effect and selection
during biological invasion in an aquatic plant
Master 2 recherche BEM
Présenté par Vanessa SARRAZIN

• A. Kliber and C. G. Eckert
• Evolution 2005

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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

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Introduction

• 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

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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
• 1ère 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

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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

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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 déchantillonnage 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
  gt42,63µm
• ? 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 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

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

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

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Discussion

• 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

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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

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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

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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.
  17581592.
• 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. 7427444.
• 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. 12331344.
• www.arba-s.org/grupos/arbatoledo.htm.