Sex determination and differentiation in the brown alga Ectocarpus
Détermination et différenciation du sexe chez l'algue brune Ectocarpus
Résumé
Genetic sex determination is usually controlled by sex chromosomes carrying a non-recombining sex-determining region (SDR). Despite the common origin of sex (meiosis) in Eukaryotes, the evolution of sex chromosomes has evolved repeatedly and independently. Our knowledge in sex chromosomes comes mainly from the analysis of diploid systems (XY and ZW sex chromosomes) in animals and land plants. However the recent genome sequencing of the brown alga Ectocarpus, not only opens up the possibility of studying sex chromosomes in a phylogenetic distant group but also of analysing a haploid sex chromosome system (UV sex chromosomes). Indeed in Ectocarpus sex is expressed during the haploid phase of the life cycle, where U and V sex chromosomes are restricted to female and male, respectively. The Ectocarpus sex chromosomes have some unusual evolutionary features such as the size of the non-recombining region, which is surprisingly small for a 70 million year old system. Also the evolutionary aspect of sexual dimorphism was studied by analyzing male and female transcriptomes and by identifying several subtle sexual dimorphic traits. Parthenogenetic capacity is a sexual dimorphic trait in some populations of Ectocarpus. The genetic link between parthenogenesis and sex was analysed and a locus that controls parthenogenetic was located to the Ectocarpus sex chromosome, in the recombining pseudoautosomal region. Fitness analysis strongly suggested that the parthenogenetic locus is a sexual antagonistic locus
Le déterminisme génétique du sexe nécessite souvent l’évolution d’une région non-recombinante (NR) formant ainsi paire de chromosomes sexuels. Bien que la reproduction sexuée ait une origine commune à tous les eucaryotes, l’évolution des chromosomes sexuels s’est quant à elle effectuée de manière répétée et indépendante. Les chromosomes du sexe ont été particulièrement étudiés dans les systèmes diploïdes (chromosomes sexuels XY et ZW) des plantes et animaux. Le récent séquençage du génome d’Ectocarpus, modèle d’étude des algues brunes, donne non seulement une chance unique d’analyser les chromosomes sexuels dans un groupe phylogénétiquement distant des opisthocontes et de la lignée verte ; mais il donne aussi l’opportunité d’examiner un système haploïde de chromosomes sexuels (système UV). Chez Ectocarpus l’expression du sexe a lieu pendant la phase haploïde du cycle de vie, avec les chromosomes U et V, respectivement spécifiques aux femelles et aux mâles. L’analyse des chromosomes sexuels chez Ectocarpus a montré que la taille de la région NR est restée modeste pour un système vieux de plus de 70 millions d’années. Une analyse des dimorphismes sexuels a été effectuée ainsi que l’étude comparative des transcriptomes mâle et femelle d’Ectocarpus. Le développement parthénogénétique est, dans certaines populations d’Ectocarpus, un dimorphisme sexuel. Le lien génétique entre parthénogenèse et sexe a été analysé et suggère qu’un locus contrôlant la parthénogenèse est localisé au niveau de la partie recombinante du chromosome sexuel d’Ectocarpus. De plus, une analyse de fitness indique que le locus de la parthénogenèse est soumis à une sélection antagoniste entre les deux sexes.
Origine : Version validée par le jury (STAR)