Evolution of mating systems and their implication in the processes of speciation and hybridization in brown algae of the genus Fucus - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Evolution of mating systems and their implication in the processes of speciation and hybridization in brown algae of the genus Fucus

Evolution des systèmes de reproduction et leur implication dans les processus de spéciation et hybridation chez les algues brunes du genre Fucus

Résumé

In the genus Fucus, the character dioecy/hermaphroditism has evolved several times and hybridization is possible between taxa with constrasting mating systems, making it an excellent model to study evolution of mating systems at both macro and micro-evolutionary scales. A phylogenetic approach based on intergenic chloroplast sequences showed that, like in higher plants, dioecy evolved from ancestral hermaphroditism in algae. However, relationships between taxa F. vesiculosus, F. spiralis and F. ceranoides are still unresolved, questioning their species status. Using markers of gene flow we confirmed that the three species were reproductively isolated although not totally. In order to study the importance of barriers to gene flow, we focused our analysis at the shore scale which is the transition scale between F. vesiculosus and F. spiralis. Different approaches, including population genetics and population biology have been used. As expected according to ecological models of reproductive systems evolution, the hermaphroditic species shows a very low sperm/egg ratio while resource allocation towards male function is observed in the dioecious species. Our results show that hybridization events are spatially limited by low dispersal capabilities and a high selfing rate in F. spiralis. They are mainly due to F. vesiculosus' sperm fertilizing F. spiralis'eggs. These results provide new evidences for the importance of mating system in the process of speciation.
Chez les algues brunes du genre Fucus, le caractère dioécie/hermaphrodisme a évolué plusieurs fois et l'hybridation est possible entre taxa possédant des systèmes de reproduction constrastés. Ces singularités en font un excellent modèle pour étudier l'évolution des systèmes de reproduction aussi bien à l'échelle macro que micro-évolutive. Une approche phylogénétique basée sur l'analyse de séquences chloroplastiques démontre que, comme chez les plantes supérieures, l'hermaphrodisme est ancestral chez ces algues. Cependant, les taxa F. vesiculosus, F. spiralis et F. ceranoides sont compris dans un râteau irrésolu, mettant en question leur statut d'espèce. Par l'utilisation de marqueurs du flux génique nous avons démontré que les trois espèces étaient bien isolées reproductivement quoique incomplètement. Afin d'étudier l'importance de la barrière aux flux géniques, nous avons concentré notre analyse à l'échelle d'un estran, zone de transition entre F. vesiculosus et F. spiralis. Différentes approches, alliant génétique et biologie des populations ont été utilisées. Comme attentu selon les modèles écologiques de l'évolution des systèmes de reproduction, l'espèce hermaphrodite montre un très faible ratio sperme/ovule tandis qu'une réallocation des ressources vers la fonction mâle est constatée chez l'espèce dioïque. Nos résultats démontrent que l'hybridation est fortement limitée spatialement par de faibles capacités de dispersion et un fort taux d'autofécondation chez F. spiralis. Elle est due au sperme F. vesiculosus fécondant les ovules de F. spiralis. Ces résultats apportent de nouvelles preuves de l'importance des régimes de reproduction lors du processus de spéciation.
No género Fucus, o carácter dioicismo/hermafroditismo evoluiu várias vezes e a hibridação é possível entre taxa com sistemas de reprodução contrastantes, fazendo com que seja um modelo excelente para estudar a evolução de sistemas tanto em escalas macro como micro-evolutivas. Uma abordagem de filogenia baseada em sequências intergénicas do cloroplasto mostrou que, em algas como em plantas superiores, a dioicia evoluiu a partir de hermafroditismo ancestral. Contudo, as relações entre as espécies F. vesiculosus, F. spiralis e F. ceranoides ainda não estão resolvidas, o que coloca questões relativamente à sua posição como espécies. Utilizando marcadores do fluxo genético, confirmámos que as três espécies estão reprodutivamente isoladas embora não totalmente. Para estudar a importância de barreiras ao fluxo genético, focámos a nossa análise na escalada da região intertidal, que é a escalada de transição entre F. vesiculosus e F. spiralis. Várias técnicas foram utilizadas, incluindo genética de populações e biologia de populações. Como esperado segundo os modelos ecológicos da evolução de sistemas reprodutivos, a espécie hermafrodita mostra uma proporção de espermatozóides/óvulos muito baixa enquanto que maior alocação de recursos na função masculina é observada nas espécies dioicas. Os nossos resultados mostram que os eventos de hibridação são limitados pelo espaço devido a capacidades de dispersão baixas e uma elevada autofecundação em F. spiralis. Estes eventos são principalmente devidos a uma fertilizacao dos óvulos de F. spiralis pelos espermatozóides de F. vesiculosus. Estes resultados forcecem novas evidências sobre a importância dos sistemas de reprodução no processo de especiação.
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Citer

Emmanuelle Billard. Evolution of mating systems and their implication in the processes of speciation and hybridization in brown algae of the genus Fucus. Plants genetics. Paris 6; Universidad do Algarve, 2007. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01113040⟩
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