Project

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Conséquences évolutives de l’hybridation sur les métabolites secondaires du tournesol

English title Evolutionary consequences of hybridization on sunflower’s secondary metabolites
Applicant Caseys Céline
Number 151662
Funding scheme Early Postdoc.Mobility
Research institution Department of Zoology and Botany University of British Columbia
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Ecology
Start/End 01.04.2014 - 30.09.2015
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All Disciplines (2)

Discipline
Ecology
Genetics

Keywords (5)

Genetic mapping; Secondary metabolites; Hybridization; Adaptive introgression; Evolution

Lay Summary (French)

Lead
L’hybridation, le croisement et l’échange d’information génétique entre espèces proches, est un phénomène répandu dans le règne végétal. Ces échanges génétiques créent des opportunités pour l’émergence de nouveaux traits phénotypiques et pour la diversification génétique contribuant dans certains cas à l’adaptation de plantes à de nouveaux habitats. Ce projet s’intéresse à l’étude de ce mécanisme grâce à des populations naturelles d’espèces proches et d’hybrides de tournesol (Helianthus spp.). L’étude de composés phytochimiques présents dans les feuilles permettra de contribuer à la compréhension de l’importance et le potentiel de l’hybridation dans les interactions des plantes avec leur environnement.
Lay summary

Les métabolites secondaires sont décrits depuis plusieurs décades pour leur rôle dans la résistance et  la défense des plantes contre les pressions environnementales diverses tels que les conditions météorologiques variables ou la présence d’herbivores. Ces composés ont été largement étudiés pour leur potentiel pharmaceutique. Cependant,  leurs rôles écologiques, les voies de biosynthèses et la structure génétique sous-jacente, les effets des croisements génétiques naturels sur leur évolution restent largement inexplorés.

Les objectifs de ce projet sont multiples suivant la diversité en composés phytochimiques dans les hybrides de tournesol (Helianthus a. texanus) de leur phénotype jusqu’à leur composition génétique. Pour cela, nous examinerons les effets de l’hybridation sur la synthèse de métabolites secondaires dans trois lignées d’hybrides et sur plusieurs générations. Le niveau de différentiation chimique entre hybrides et espèces parentales révèlera le potentiel de l’hybridation dans l’innovation phénotypique. Dans une deuxième phase, l’architecture génétique des métabolites secondaires sera examinée par cartographie génétique. Les résultats seront examinés dans le cadre des effets écologiques et des conséquences évolutives de l’hybridation sur les métabolites secondaires du tournesol.

 

Direct link to Lay Summary Last update: 27.01.2014

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Publication
Effects of hybridization and evolutionary constraints on secondary metabolites: The genetic architecture of phenylpropanoids in European Populus species
Caseys Celine, Caseys Celine, Stritt Christoph, Glauser Gaetan, Blanchard Thierry, Lexer Christian, Lexer Christian (2015), Effects of hybridization and evolutionary constraints on secondary metabolites: The genetic architecture of phenylpropanoids in European Populus species, in PLoS ONE, 10(5), 1.
What we still don't know about invasion genetics
Bock Dan G., Caseys Celine, Cousens Roger D., Hahn Min A., Heredia Sylvia M., Hübner Sariel, Turner Kathryn G., Whitney Kenneth D., Rieseberg Loren H. (2015), What we still don't know about invasion genetics, in Mol Ecol, 2277.
Hybridization and extinction
Todesco M. Pascual M. A. Owens G. L. Ostevik K. L. Moyers B. T. Hübner S. Heredia S. M., Hybridization and extinction, in Evolutionary applications.

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Gordon conference Ecological & Evolutionary Genomics Poster Effects of hybridization in secondary metabolism 12.07.2015 University of New England, Biddeford, Maine , United States of America Caseys Céline;


Abstract

Hybridization is a widespread phenomenon in plants and animals that mix genomes of related species through reproduction. The recombination of different genomes provides potential for phenotypic and genomic diversification. In some cases, this diversification gives populations the necessary variability to adapt to novel or extreme habitat and contributes to plant adaptation but also plant invasiveness. Among functional traits believed to contribute to plant adaptation, secondary metabolites involved in biotic and abiotic interactions represent excellent candidate for adaptive introgression. This exchange of beneficial genetic material between hybridizing species is of first importance to understand plant evolution. Secondary metabolites have a great diversity among plant kingdom, with chemical compounds specific to plant genus or even species. This diversity is generally explained by their role in response to environmental pressures and insect resistance. However, hybridization was shown to increase chemical variability and diversity and to occasionally lead to synthesis of novel compounds specific to hybrids. Even though the phenotypic effects of hybridization on secondary metabolites are well established, their genetic architecture remains poorly known. The objectives of this project are manifold following the diversity generated in sunflower hybrids Helianthus a. texanus from phenotypes to genotypes. First, we aim to chase effects of hybridization on the synthesis of secondary metabolites in three hybrid lineages and over multiple generations in field conditions. The chemical differentiation between parental species and hybrids but also between hybrids lineages will provide insights into the potential of phenotypic innovation of hybridization. Secondly, the genetic architecture of secondary metabolites will be examined by genetic mapping and lead to identification of quantitative trait loci (QTL). The comparison of genetic markers in hybrids and parental species will reveal if specific QTL have crossed the species boundary. Studying the relation between chemical traits and herbivore damages will assess the potential for adaptive introgression of these QTL. Overall, this project will constitute a step towards a better understanding of the ecological effects and evolutionary consequences of hybridization.
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