Allopolyploïd speciation and functional genome dynamics in Spartina
Spéciation allopolyploïde et dynamique fonctionnelle du génome chez les Spartines
Résumé
evolution following divergent and reticulate speciation at the polyploid level was examined in species from the genus Spartina (Poaceae) that play an important role in the salt marsh sedimentary dynamics. Transcriptomic changes were analysed using restriction polymorphisms and microarrays. Divergent speciation was examined between the two sister hexaploid species, the declining S. maritima from Western Europe and the invasive S. alterniflora. In spite of limited nucleotide divergence, these species exhibit consistent expression differences. The consequences of interspecific hybridisation and genome duplication were analysed in two recently and independently formed F1 hybrids (S. x neyrautii & S. x townsendii) sharing the same parents and in the invasive allopolyploid S. anglica. The results indicate significant, though different effects of hybridisation and genome duplication on the transcriptome, with maternal expression dominance in the F1 hybrids, that is attenuated in the allopolyploid which is characterized by overexpressed genes. Sequences flanking Ins2, Wis-like, Cassandra transposable elements seem to be affected by a similar dynamics. The two independent hybridisation events had different transcriptomic effects, in agreement with their different morphologies. The functional categories of the differentially expressed genes are discussed in the context of the phenotypic and ecological differences between the analysed species.
La spéciation est un mécanisme central de la diversification biologique. Ce travail vise à analyser l'évolution transcriptomique accompagnant la spéciation chez les spartines (Poaceae) qui jouent un rôle important dans la dynamique sédimentaire des marais salés. Ce genre est caractérisé par différents types de spéciation divergente et réticulée au niveau polyploïde. L'évolution du transcriptome par différentes analyses de polymorphisme et par microarrays a été analysée chez deux espèces soeurs hexaploïdes S. maritima (en régression en Europe) et S. alterniflora (envahissante). Malgré une faible divergence nucléotidique, ces deux espèces montrent des différences d'expression importantes. Les conséquences de l'hybridation et de la duplication du génome ont été examinées chez deux hybrides F1 (S. x neyrautii et S. x townsendii) formés récemment et indépendamment à partir des mêmes parents, et chez l'allopolyploïde envahissant S. anglica. Nos résultats ont montré les effets importants, mais différents de l'hybridation et de la duplication du génome sur le transcriptome. Cet effet se manifeste par une dominance d'expression maternelle (chez les hybrides F1) qui s'atténue chez l'allopolyploïde. Ce dernier se distingue par une surexpression de la majorité des gènes. Les régions flanquant les éléments transposables Ins2, Wis-like, Cassandra apparaissent également affectées par cette dynamique. Les deux événements d'hybridation ont engendré des réponses différentes, en accord avec la morphologie très différente des hybrides. Les catégories de gènes différentiellement exprimées entre les espèces sont discutées dans le contexte des différences phénotypiques et écologiques de ces espèces.