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 l’évolution

• Dérive + effet fondateur diversité génétique et du potentiel adaptatif

• Action rapide de la sélection naturelle succès invasion

• Trait d’histoire 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 d’invasion de l’espèce

• 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 d’Asie– 1ère observation en 1897 rivière du St Laurent puis

aux provinces voisines– Suppose 2 introductions différentes:

• de l’Europe: populations du Lac Erie • d’Asie: populations du St Laurent et de l’est du Lac Ontario

– Impacts économiques et écologiques non quantifiés bien que B.umbellatus semble être un colonisateur agressif dans une grande variété d’habitat

– 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 1996-2001

108 populations

Surveillance de population

136 populations• Aires d’échantillonnage 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 d’EU et d’AN• 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 d’Allemagne du nord exportation de plante horticole

– 2 génotypes diploïdes non clairement reliés aux génotypes des populations d’EU

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 qu’introduits

• 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 l’est 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 n’est 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 d’eau 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

• L’étude insiste sur l’interaction potentiellement complexe et imprédictible entre les activités humaines et les processus de sélection et stochastiques pendant les invasions biologiques

Discussion

Merci de votre attention

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. 17:581–592.

• 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. 7:427–444.

• 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. 12:331–344.

• www.arba-s.org/grupos/arbatoledo.htm.