ANR Project : TRANS

Français

The diversity and evolution of breeding systems have fascinated evolutionary biologists for long. They are very labile and can evolve rapidly, sometimes in response to human activities; furthermore, they have important evolutionary and ecological consequences. Understanding the causes and consequences of breeding system evolution is thus a central issue for understanding and better managing natural and cultivated populations. However, though ancient, some questions remain poorly explored or controversial: are there preferential transition pathways and do they vary between phylogenetic groups? Which are the genetic bases and the selective pressures involved in breeding system transitions? Which are the consequences of these transitions for genome evolution and species fate (e.g., are selfing and dioecy evolutionary dead-ends?). The increasing availability of breeding system information in many species, the possibility to obtain massive genomic data thanks to Next Generation Sequencing technologies, and the development of sophisticated modelling tools call for new investigations on these questions. In this project we propose to combine comparative phylogenetic approaches, population genetics modelling and genomic data analyses to address these issues. In a first part, we propose to build a breeding system database to analyse breeding system transitions in Angiosperms at various phylogenetic scales and to test for classical hypotheses about major evolutionary trends. In a second part, we propose to analyse in detail the dynamics of breeding system transitions by combining theoretical approaches, data analyses, and experimental work in three case studies: the transition from self-incompatibility to selfing in Arabidopsis, the evolution of gynodioecy and dioecy in Silene, and the evolution of androdioecy in Oleaceae. In the last part, we propose to investigate some genomic consequences of breeding system evolution, through theoretical approaches and genomic data analyses. This proposal unites a large part of the French community working on the evolution of the plant breeding systems with groups having complementary expertise (theory, population genetics, evolutionary genomics) from Montpellier, Lille, Lyon and Roscoff.

English

La diversité et l’évolution des systèmes de reproduction ont fasciné les biologistes de l’évolution depuis longtemps : ce sont des caractères très labiles et ils peuvent évoluer très rapidement, parfois en réponse aux activités humaines. De plus, ils ont des conséquences évolutives et écologiques importantes. La compréhension des causes et des conséquences de l’évolution des systèmes de reproduction est donc un enjeu majeur pour mieux comprendre et gérer les populations naturelles et cultivées. Cependant, bien qu’anciennes, de nombreuses questions restent controversées ou encore peu explorées : y a-t-il des transitions préférentielles entre systèmes de reproduction et varient elles entre groupes phylogénétiques ? Quelles sont les bases génétiques et les pressions de sélection associées aux transitions de systèmes de reproduction ? Quelles sont les conséquences de ces transitions sur l’évolution des génomes et le devenir des espèces (par exemple : l’autofécondation et la dioécie sont-elle des culs de sac évolutif ?). Le nombre croissant de données disponibles sur les systèmes de reproduction, la possibilité d’obtenir de très grands jeux de données génomiques grâce aux nouvelles technologies de séquençage et le développent d’outils de modélisation sophistiqués, permettent de revisiter ces questions avec de nouvelles approches. Dans ce projet, nous proposons de combiner des approches comparatives dans un cadre phylogénétique, des modèles de génétiques des populations et des analyses de données de génomiques pour traiter ces questions. Dans la première partie, nous proposons d’établir une base de données de systèmes de reproduction pour analyser les transitions à différentes échelles phylogénétiques et tester les hypothèses concernant les principales tendances évolutives. Dans une seconde partie, nous proposons d’analyser en détail la dynamique de transition d’un système de reproduction à un autre par des approches théoriques et expérimentales sur trois cas d’étude : la transition de l’auto-incompatibilité à l’autofécondation chez Arabidopsis, l’évolution de la gynodioécie et de la dioécie chez les Silènes, et l’évolution de l’Androdioécie chez les Oléacées. Dans la dernière partie, nous proposons d’étudier les conséquences génomiques de l’évolution des systèmes de reproduction par des approches théoriques et par l’analyse de données de génomiques. Ce projet réunit une part important de la communauté française travaillant sur l’évolution des systèmes de reproduction chez les plantes avec des équipes aux compétences variées et complémentaires (théorie, génétiques des populations, génomiques évolutives)

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