Migration role in plant genetic resources dynamic management
Rôle de la migration dans la gestion dynamique des ressources génétiques végétales
Résumé
Dynamic management (DM) of genetic ressources is a strategy for the conservation of
genetic diversity in which heterogenous populations evolve in contrasted environements
under natural selection pressure and other evolutionary forces. The aim of the DM is to let
individual populations become locally adapted while maintaining the initial diversity over
the whole system. In order to study this approach, DM experimental wheat populations
were developed by INRA starting in 1984. These populations beacame differentiated
for flowering time and disease resistance, thereby showing indices of local adaptation.
Selection and drift led to a decrease of within-population genetic diversity, which could
lead to a decrease of fitness or evolutionary potential in the mid to long term.
Genetic rescue by migration can limit this phenomenon by increasing within-population
genetic variability. However, outbreeding depression can counteract the positive effects of
genetic rescue. The aim of this thesis is to answer to the question: "What is the best
strategy to manage migration in a DM system in order to maintain evolutionary potential
without compromising local adaptation within each population?"
We have analysed within and between-population cross progeny over two generations.
The second generation was evaluated in the three sites of origin of the parental populations
of the crosses (reciprocal transplants).
In the transplant experiment, we have shown that local adaptation occured in the
populations for plant height ans thousand-kernel weight. Using an analysis of covariance
of this trait with flowering time, we showed that late genotypes were selected against
in the South because of their low thousand-kernel weight. We then showed that VRN1
gene was involved in flowerinf time in the DM populations and that its structuration
and the evolution of its diversity could be linked to selective pressures related to climatic
adaptation.
Analysis of the 1st and 2nd progeny generations allowed us to show that there was
inbreeding depression within populations but only small genetic loads (small betweenpopulation
components of heterosis). We did not find outbreeding depression for any
type of cross. This last result could be explained by two hypotheses: (i) there were no
co-adapted genes complexes broken by outcrossing and local adaptation had only weak
effects on the cross progeny values or (ii) the positive effects of heterosis and the negative
effects of outbreeding depression compensated for each other which lead to weak betweenpopulations
component of heterosis.
La Gestion Dynamique (GD) des ressources génétiques est une stratégie de gestion de la
diversité génétique dans laquelle des populations hétérogènes évoluent dans des environnements
contrastés sous la pression de la sélection naturelle et des autres forces évolutives.
La GD a pour but de permettre aux populations de s’adapter localement tout en conservant
la diversité initiale sur l’ensemble du système. Afin d’étudier cette approche, des
populations expérimentales de GD de blé ont été mises en place à l’INRA depuis 1984.
Ces populations se sont différenciées pour des caractères de phénologie et de résistance
aux pathogènes, montrant ainsi des indices d’adaptation locale. La sélection et la dérive
ont eu pour conséquence une diminution de la diversité génétique intra-population ce qui
peut conduire à une perte de valeur sélective ou du potentiel évolutif à plus ou moins long
terme.
Le sauvetage génétique par migration peut limiter ce phénomène en augmentant la
variabilité génétique dans ces populations. Cependant, la présence de dépression hybride
peut contrecarrer les effets positifs du sauvetage génétique. L’objectif de la thèse est de
répondre à la question suivante : “Comment gérer la migration dans un système de GD
afin de maintenir le potentiel évolutif sans compromettre l’adaptation locale dans chaque
population ?”
Nous avons analysé des descendances de croisements intra et inter-populations sur 2
générations. La deuxième génération a été évaluée sur les 3 sites d’origines des populations
parentales des croisements (transplantations réciproques).
Dans l’expérimentation de transplantation, nous avons tout d’abord mis en évidence
la présence d’adaptation locale dans les populations pour la hauteur de plante et le poids
de 1000 grains. Grâce à une analyse conjointe de ces caractères avec la précocité de
floraison, nous avons mis en évidence la contre-sélection des plantes tardives dans le Sud
par l’intermédiaire du poids de 1000 grains notamment. Nous avons ensuite montré que
le gène était impliqué dans la précocité de floraison dans les populations de GD et que sa
structuration et l’évolution de sa diversité pouvaient être reliées à des pressions sélectives
en relation avec l’adaptation climatiques.
L’analyse de la 1ère et de la 2ème génération de descendances des croisements nous
a permis de mettre en évidence de la dépression de consanguinité dans les populations
mais peu de fardeau génétique (faible composante inter-populations de l’hétérosis). Nous
n’avons pas trouvé de dépression hybride pour aucun type de croisements analysés. Ce
dernier résultat peut être expliqué par deux hypothèses : (i) il n’y a pas de complexes
de gènes co-adaptés cassés par les croisements et l’adaptation locale n’a pas un impact
important sur les valeurs en croisements ou (ii) les effets positifs d’hétérosis et négatifs de
dépression hybride se compensent ce qui conduit à une faible composante inter-populations
de l’hétérosis.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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