Dynamique d'hybridation dans le complexe d'espèces des chênes blancs européens : chênes pédonculés - Quercus robur L., sessiles - Q. petraea (Matt.) Liebl., pubescents - Q. pubescens Willd. et tauzins - Q. pyrenaica Willd, Hybridisation dynamics in the European white oak species complex : pedunculate oak - Quercus robur L., sessile - Q. petraea (Matt.) Liebl., pubescent - Q. pubescens Willd. and pyrenean - Q. pyrenaica Willd

Olivier Lepais

Description

Sous la direction de Antoine Kremer, Sophie Gerber
Thèse soutenue le 26 septembre 2008: Bordeaux 1
L’hybridation est un processus aux conséquences diverses sur l’évolution des espèces qui est difficile à étudier lorsque les espèces se distinguent mal au niveau morphologique. Afin de comprendre le rôle de l'hybridation dans l’évolution du complexe d’espèces des chênes blancs européen, nous avons utilisé des outils de la génétique des populations pour quantifier les flux de gènes interspécifiques contemporains et étudier le système de reproduction de quatre espèces. Un protocole d'analyse génétique rapide a été développé et des méthodes d’assignations génétiques, permettant de déterminer l’espèce de chaque arbre et d’identifier les hybrides, ont été testées par simulations. Cette méthode a été appliquée en populations naturelles révélant un pourcentage d'hybrides variant de 10 à 30% en fonction des populations et impliquant tous les couples d'espèces. Nous avons montré que les effectifs des espèces dans les parcelles influencent la dynamique d'hybridation et la directionalité de l'introgression. Nous avons étudié le système de reproduction de ces espèces en croisements contrôlées et en forêt pour expliquer le maintien des espèces malgré la présence de flux de gènes interspécifiques. L'existence de plusieurs barrières reproductives contribue à un isolement partiel des espèces qui dépend principalement de barrières pré-reproductives et prézygotiques. Une analyse de paternité pratiquée sur des descendances récoltées en forêt montre que l'hybridation de première génération est rare mais que ces hybrides F1 sont fertiles et se reproduisent principalement avec l'une des espèces parentales, produisant de nombreux rétrocroisements qui expliquent le fort pourcentage d'hybrides observé dans les populations naturelles étudiées. L'hybridation et l'introgression sont donc des processus à l'œuvre chez les chênes qui contribuent à l'évolution du complexe d'espèces.
-Hybridation
-Introgression
-Délimitation d'espèces
-Assignation génétique
-Analyse de paternité
-Microsatellites
-Chênes
-Quercus
Hybridisation is a complex process with diverse consequences on species evolution. Hybridisation is difficult to study when species are not clearly morphologically distinguished. Our aim was to study the role of hybridisation in the evolution of the European white oak species complex. We used population genetic tools to quantify contemporary interspecific gene flow and to study the mating system of four oak species. A fast genetic analysis protocol was developed and genetic assignment methods were first tested by simulation and then used to determine the species of each tree and to identify hybrids. These methods revealed that hybrid percentages were between 10 to 30% depending on the natural population studied and that all species pairs were involved. We showed that the census number of species in the stands had an influence on hybridisation dynamics and on introgression direction. We studied the mating system of these species in controlled crosses and in the forest to understand the maintenance of species despite interspecific gene flow. Several reproductive barriers contribute to a partial isolation of species, mostly pre-reproductive and prezygotic. A paternity analysis of maternal progenies sampled in the forest showed that first generation hybridisation was rare but that F1 hybrids were fertile and were mating mostly with one of the two parental species, creating numerous backcrosses that explain the high percentages of hybrids observed in the natural populations studied. Hybridisation and introgression are active processes in oaks and contribute to the evolution of the species complex.
-Hybridisation
-Introgression
-Species delineation
-Genetic assignment
-Paternity analyses
-Microsatellites
-Oaks
-Quercus
Source: http://www.theses.fr/2008BOR13624/document

Sujets

• Oaks d'Epsom
• Chêne
• Microsatellite
• Hybridation

Informations

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Extrait

N° d’ordre :




THÈSE
présentée à
L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1
ÉCOLE DOCTORALE SCIENCES ET ENVIRONNEMENTS (ED304)
par Olivier LEPAIS
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : ÉCOLOGIE ÉVOLUTIVE, FONCTIONNELLE ET DES COMMUNAUTÉS


Sujet :
Dynamique d'hybridation dans le complexe d'espèces
des chênes blancs européens

Chênes pédonculés - Quercus robur L., sessiles - Q. petraea (Matt.) Liebl.,
pubescents - Q. pubescens Willd. et tauzins - Q. pyrenaica Willd.




Soutenue le 26 septembre 2008


Après avis de :

M. Joël CUGUEN Professeur, Université de Lille 1 Rapporteur
M. Christophe THÉBAUD Professeur, Université Paul Sabatier Toulouse Rapporteur

Devant la commission d’examen formée de :

M. Joël CUGUEN Professeur, Université de Lille 1 Rapporteur
M. Christophe THÉBAUD Professeur, Université Paul Sabatier Toulouse Rapporteur
Mme Marie-Laure DESPREZ-LOUSTAU Directrice de recherche, INRA Bordeaux Examinatrice
M. Jean-Pierre RENAUDIN Professeur, Université Bordeaux 1 Examinateur
Mme Réjane STREIFF Chargée de recherche, INRA Montpellier Examinatrice
Mme Sophie GERBER Chargée de recherche, INRA Bordeaux (Directrice de thèse) Examinatrice



UMR INRA 1202 BIOGECO

Equipe de génétique
69 route d'Arcachon
F-33612 CESTAS Cedex
2
Table des matières



Remerciements ............................................................................................... 7
Prologue ......................................................................................................... 9
Chapitre 1- Introduction................................................................................ 11
1.1. Synthèse bibliographique.......................................................................................................... 13
1.1.1. Espèce et spéciation.......................................................................................................... 13
1.1.2. Hybridation......................................................................................................................... 20
1.1.3. Conclusion ......................................................................................................................... 25
1.2. Modèle d'étude : le complexe d'espèces des chênes blancs européens ................................. 26
1.2.1. Présentation du genre Quercus......................................................................................... 26
1.2.2. Le complexe d’espèces des chênes blancs ...................................................................... 27
1.3. Objectif de la thèse ................................................................................................................... 38
PARTIE A - MÉTHODOLOGIE........................................................................ 41
Chapitre 2- Marqueurs génétiques discriminant les espèces de chênes......... 43
2.1. Introduction................................................................................................................................ 45
2.2. Mise au point d'une méthode de génotypage rapide................................................................ 46
2.2.1. Sélection de microsatellites différenciant les espèces de chênes..................................... 46
2.2.2. Sélection de microsatellites sur critères techniques.......................................................... 48
2.2.3. Mise au point du protocole................................................................................................. 50
2.3. Normalisation des données entre projets ................................................................................. 53
2.4. Calcul du taux d'erreur de génotypage ..................................................................................... 54
2.4.1. De la prise de conscience de l'erreur en génétique des populations ................................ 54
2.4.2. Estimation du taux d'erreur de génotypage....................................................................... 55
2.4.3. Conséquences des erreurs dans les analyses génétiques ............................................... 57
2.5. Conclusion................................................................................................................................. 58
Chapitre 3- Tests d'assignation génétique des espèces et des hybrides........ 61
3.1. Introduction................................................................................................................................ 63
3.2. Revue des principales méthodes d'assignation........................................................................ 64
3.2.1. Introduction ........................................................................................................................ 64
3.2.2. Classification – assignation supervisée............................................................................. 65
3.2.3. Clustering – assignation non supervisée........................................................................... 66
3.2.4. Délimitation spatiale des populations ................................................................................ 66
3.2.5. Détection des hybrides ...................................................................................................... 67
3.2.6. Conclusion ......................................................................................................................... 67
3.3. Comparaison de méthodes d'assignation................................................................................. 69
3.3.1. Introduction ........................................................................................................................ 69
3.3.2. Matériels et méthodes ....................................................................................................... 69
3.3.3. Résultats et discussions .................................................................................................... 71
3.3.4. Conclusion ......................................................................................................................... 73
3.4. Tests de sensibilité pour l'identification de deux espèces ........................................................ 76
3.4.1. Introduction ........................................................................................................................ 76
3.4.2. Matériels et méthodes ....................................................................................................... 76
3.4.3. Résultats et discussions .................................................................................................... 81
3.4.4. Conclusion ......................................................................................................................... 83
3.5. Identification des hybrides au sein d'un complexe d'espèces .................................................. 84
3.5.1. Introduction ........................................................................................................................ 84
3.5.2. Matériels et méthodes ....................................................................................................... 84
3.5.3. Données génétiques.......................................................................................................... 84
3.5.4. Résultats et discussions .................................................................................................... 86
3.5.5. Conclusion ......................................................................................................................... 91
3.6. Conclusion générale ................................................................................................................. 92
3 PARTIE B – DÉLIMITATION DES ESPÈCES, ASSIGNATION GÉNÉTIQUE EN
POPULATIONS .............................................................................................. 95
Chapitre 4- Hybridation en populations naturelles ........................................ 97
4.1. Introduction................................................................................................................................ 99
4.2. Matériels et méthodes............................................................................................................. 102
4.2.1. Echantillonnages.............................................................................................................. 102
4.2.2. Génotypage ..................................................................................................................... 102
4.2.3. Assignation des individus ................................................................................................ 103
4.2.4. Analyse phylogénétique.............