Un flux de gènes élevé maintient la diversité génétique après la sélection pour un nombre élevé de copies d’EPSPS chez Kochia scoparia

Citation

Martin S.L., Benedict, L., Wei, W., Sauder, C. A., Beckie, H.J., and L. M. Hall (submitted) High gene flow maintains genetic diversity following selection for high EPSPS copy number in Kochia

Résumé en langage clair

Le kochia, une importante mauvaise herbe, a acquis des résistances à différents herbicides ayant quatre modes d'action. Ces résistances semblent se propager rapidement dans les populations de kochia et pourraient entraîner des goulots d'étranglement génétiques ainsi qu’une diminution de la variation génétique, réduisant la capacité d’adaptation des populations. Nous avons utilisé ici le séquençage avec une digestion à deux enzymes de restriction pour déterminer le niveau de flux génique parmi les populations de kochia de même que les niveaux de diversité génétique, et voir si la sélection pour la résistance au glyphosate résultant d'une augmentation du nombre de copies du gène codant l'enzyme 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) est associée à une réduction de la variation génétique. Nous avons déterminé que les populations des Prairies canadiennes ne présentent que peu de différenciation génétique et qu’il n’y a aucune corrélation entre la distance génétique et la distance géographique. Cela signifie qu'il y a un flux génique élevé parmi les populations et qu'il n'y a pas de structure de population. Certaines données indiquent que les populations de kochia sont quelque peu appauvries sur le plan génétique par rapport à d’autres espèces de mauvaises herbes, mais la diversité génétique ne diffère pas entre les populations et les individus ayant un nombre élevé ou faible de copies du gène de l’EPSPS. Même si l’on s'attend à ce que le kochia soit principalement allogame, les coefficients d’autofécondation montrent qu'il y a moins d'hétérozygotes que prévu dans ces populations, et que les taux d'autopollinisation pourraient atteindre 59 %. Nous concluons que les allèles de résistance aux herbicides se propagent rapidement dans les populations et que la propagation de ces allèles semble peu susceptible de réduire la variation génétique globale de ces populations. Cependant, étant donné le niveau de flux génique entre les populations, il est peu probable que les populations s'adaptent aux conditions locales ou forment des écotypes sans une pression de sélection extrêmement forte.

Résumé

1. Le kochia, une importante mauvaise herbe, a acquis des résistances à différents herbicides ayant quatre modes d'action. Ces résistances semblent se propager rapidement dans les populations de kochia et pourraient entraîner des goulots d'étranglement génétiques ainsi qu’une diminution de la variation génétique, réduisant la capacité d’adaptation des populations.
2. Nous avons utilisé le séquençage avec une digestion à deux enzymes de restriction pour déterminer le niveau de flux génique parmi les populations de kochia de même que les niveaux de diversité génétique, et voir si la sélection pour la résistance au glyphosate résultant d'une augmentation du nombre de copies du gène codant l'enzyme 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase est associée à une réduction de la variation génétique.
3. Les populations des Prairies canadiennes ne présentaient que peu de différenciation génétique (FST = 0,01) et il n’y avait aucune corrélation entre la distance génétique et la distance géographique (r2 = -0,02; p = 0,56), ce qui signifie qu'il y a un flux génique élevé parmi les populations et aucune structure de population. Certaines données indiquent que les populations de kochia sont quelque peu appauvries sur le plan génétique par rapport à d'autres espèces de mauvaises herbes, mais la diversité génétique ne différait pas entre les populations ou les individus ayant un nombre élevé ou faible de copies du gène de la 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase. Même si l’on s'attend à ce que le kochia soit principalement allogame, les coefficients d’autofécondation indiquent qu'il y a 23 % moins d'hétérozygotes que prévu dans ces populations et aucune variation associée aux chloroplastes n'a été observée.
4. Synthèse et applications. Ces résultats montrent que les allèles de résistance aux herbicides se propagent rapidement dans les populations de kochia, mais que cette propagation est peu susceptible de réduire la variation génétique globale de l'espèce ni sa capacité de répondre à une pression de sélection éventuelle.

Date de publication

2018-03-01

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