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Transmission des génomes cytoplasmiques et phylogénie moléculaire chez Actinidia

Auteur : Joëlle Chat (chat@st-pee.inra.fr)

Année : 2003

Titre anglais : Transmission of cytoplasmic genomes and molecular phylogeny in Actinidia

Langue : Français

Discipline : Sciences biologiques

Université de soutenance : Institut National Agronomique Paris-Grignon

Laboratoire d'accueil : INRA, Unité de recherche Espèces fruitières et vigne, Bordeaux

Date de soutenance : 28 janvier 2003

Résumé (français) : Le genre Actinidia (kiwi) est endémique de Chine et de domestication récente. La classification, controversée, et l'histoire évolutive, mal connue, justifient que soient approfondies les relations phylogénétiques entre les espèces qui le composent. Actinidia est un genre de plantes du groupe des angiospermes connu pour le mode d'hérédité contrasté de ses génomes chloroplastique (cp) et mitochondrial (mt). Le mode d'hérédité paternelle de l'ADNcp, précédemment démontré à l'échelle interspécifique, est confirmé ici à l'échelle intraspécifique. La découverte et l'étude d'une chimère plastidique nous conduisent à conclure que de rares cas de transmission biparentale peuvent se produire. Nous avons aussi mis en évidence un découplage dans la transmission des génomes cp et nucléaire lors de la gynogenèse, ce qui constitue un scénario alternatif au modèle d'hybridation/introgression communément invoqué pour expliquer une capture chloroplastique. Les deux génomes cytoplasmiques ont été utilisés pour inférer l'histoire évolutive des Actinidia. La détection d'incongruences entre les phylogénies cp et mt confirme quelques-uns unes des réticulations déjà mises en relief par la phylogénie de gènes nucléaires et identifie d'autres événements d'hybridation. Les données cp et mt ne permettent cependant pas de détecter toutes les hybridations. Cela peut être dû à l'origine multiple des polyploïdes, comme nous l'avons montré pour un taxon particulier. Globalement, l'information tirée des trois génomes indique qu'hybridation et polyploïdisation sont fréquentes chez Actinidia. Nous confirmons une origine autopolyploïde chez les deux espèces cultivées A. chinensis et A. deliciosa, et, sur la base de notre échantillon, nous évaluons à au moins un quart les taxons d'Actinidia possédant une origine hybride, caractéristique qui peut expliquer la confusion taxonomique souvent signalée pour ce genre.

Résumé (anglais) : Actinidia genus (kiwifruit) is endemic to China and has been domesticated recently. The classification, debated, and the evolutionary history , little known, justify to investigate the phylogenetic relationships between the species. Actinidia is an angiosperm plant genus known for the contrasted mode of inheritance of its chloroplast (cp) and mitochondrial (mt) genomes. The paternal mode of inheritance of cpDNA previously demonstrated at the interspecific level is confirmed here at the intraspecific level. The finding and the study of one case of plastid chimerism lead us to conclude that rare cases ofbiparental transmission can occur. We have also demonstrated an uncoupling of the transmission of the chloroplast and nuclear genomes occurring during gynogenesis, which represents an alternative scenario to the hybridization/introgression model commonly invoked to account for a chloroplast capture. The two cytoplasmic genomes were used to infer the evolutionary history of Actinidia. The detection of incongruences between the cp and mt phylogenies confirms some of the reticulations first emphasized from a nuclear gene phylogeny and diagnoses other hybridization events. However, the cp and mt data do not allow the detection of all the hybridizations. This could be due to the multiple origin of the polyploids, as we have documented for one particular taxon. Finally, the information from the three genomes indicate that hybridization and polyploidization are common in Actinidia. We confirmed the autopolyploid origin in the two cultivated species A. chinensis and A. deliciosa, and, on the basis of our sampling, we evaluate that at least one fourth of the Actinidia taxa are of hybrid origin, a feature that could account for the taxonomic confusion often reported for that genus.

Mots clés : actinidia, capture chloroplastique, hérédité chloroplastique parternelle, hybridation, hérédité cytoplasmique, incongruence, kiwi, phylogénie moléculaire, polyploïdisation, spéciation réticulée, chloroplaste, mitochondrie, plante fruitière, phylogénie, hybridation

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