DiosAdapt

Évolution, adaptation et diversification des Diospyros de Nouvelle-Calédonie

Duration : 2022 - 2026
Research program : FWF Austrian Science Fund ; Marie Curie Fellowships
Geographic extension : International

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Les Diospyros de Nouvelle-Calédonie sont étudiés depuis plus de 15 ans par une équipe internationale, autour d’une très forte collaboration entre l’Université de Vienne et l’IRD (projets passés). Cette recherche se poursuit à travers un projet européen Marie Curie (StrucRadiation) et un financement du FWF Austrian Science Fund (PI : Ovidiu Paun).

Les plantes et les animaux qui vivent sur les îles océaniques y sont souvent endémiques. En général, ils forment des groupes d'espèces apparentées qui occupent une gamme d'environnements, car chacune des espèces est susceptible d'être adaptée à un habitat spécifique sur l'île respective. Ces groupes sont souvent établis à la suite d'un événement unique de colonisation par quelques individus, venant parfois de zones continentales situées à des milliers de kilomètres. Ces quelques individus vont alors initier toute la diversité des formes et des stratégies fonctionnelles qui vont évoluer rapidement. Cependant, pour que de telles diversifications explosives puissent se développer, des quantités considérables de variation génétique sont nécessaires, qui sont peu susceptibles d'être apportées sur l'île par le petit nombre d'individus initiaux.
Ce projet vise à comprendre les sources de variation qui conduisent à la diversification des espèces sur les îles éloignées. Il testera en particulier une hypothèse récente selon laquelle la variation biologique peut être déclenchée par l'activation de composants génomiques égoïstes habituellement dormants (appelés éléments transposables, ou TE) qui, dans certaines conditions, peuvent se multiplier et sauter dans le génome. On s'attend traditionnellement à ce que l'activité des TE soit préjudiciable à l'organisme, car elle peut corrompre l'information génétique codée dans son ADN. Cependant, les mouvements des TE peuvent également produire différents variants de gènes et de leurs régulateurs ou remanier la structure des chromosomes avec des implications phénotypiques.
La recherche se concentrera sur un groupe très diversifié de plus de 30 espèces de Diospyros en Nouvelle-Calédonie. Cet archipel de l'océan Pacifique possède la plus riche diversité biologique au kilomètre carré du monde. Son histoire géologique complexe a produit une grande diversité de sols qui, associée à de fortes variations altitudinales et climatiques, façonne sa grande variété d'habitats. Le groupe d'étude des Diospyros est assez jeune, mais il occupe actuellement tous ces habitats, à l'exception des mangroves. D'autres Diospyros, arrivés en Nouvelle-Calédonie à trois époques différentes, n'ont produit que quelques espèces qui restent écologiquement limitées. Le projet prévoit d'étudier comparativement l'histoire de l'évolution et le contexte génomique du groupe de Diospyros diversifié par rapport aux espèces qui ne se sont pas diversifiées.
Des données préliminaires et récemment publiées ont montré que le groupe diversifié est caractérisé par des génomes plus grands et plus de TEs par rapport aux autres Diospyros de Nouvelle-Calédonie. De nouvelles données écologiques et physiologiques seront collectées et combinées avec des investigations génomiques de pointe pour comprendre ce qui rend l'évolution du groupe diversifié de Diospyros de Nouvelle-Calédonie spéciale par rapport à ses parents. Le projet étudiera en détail le contexte évolutif des diversifications biologiques et s'interrogera sur les facteurs génomiques et écologiques qui déterminent l'adaptation des plantes à différents types de sols, dont certains sont extrêmement difficiles pour les plantes.

PARTNERS

  • Vienna University

Publications

Samuel R., Turner B., Duangjai S., Munzinger J., Paun O., Barfuss M.H.J. & Chase M. (2019). Systematics and evolution of the Old World Ebenaceae, a review with emphasis on the large genus Diospyros and its radiation in New Caledonia. Botanical Journal of the Linnean Society 189: 99-114. https://doi.org/10.1093/botlinnean/boy081

Paun O., Turner B., Trucchi E., Munzinger J., Chase M.W. & Samuel R. (2016). Processes Driving the Adaptive Radiation of a Tropical Tree (Diospyros, Ebenaceae) in New Caledonia, a Biodiversity Hotspot. Systematic Biology 65: 212-227. https://doi.org/10.1093/sysbio/syv076

Turner B., Paun O., Munzinger J., Chase M. & Samuel R. (2016). Sequencing of whole plastid genomes and nuclear ribosomal DNA of Diospyros species (Ebenaceae) endemic to New Caledonia: many species, little divergence. Annals of Botany 117: 1175-1185. https://doi.org/10.1093/aob/mcw060

Turner B., Paun O., Munzinger J., Duangjai S., Chase M.W. & Samuel R. (2013). Analyses of amplified fragment length polymorphisms (AFLP) indicate rapid radiation of Diospyros species (Ebenaceae) endemic to New Caledonia. BMC Evolutionary Biology 13: 269. https://doi.org/10.1186/1471-2148-13-269

Turner B., Munzinger J., Duangjai S., Temsch E.M., Stockenhuber R., Barfuss M.H.J., Chase M.W. & Samuel R. (2013). Molecular phylogenetics of New Caledonian Diospyros (Ebenaceae) using plastid and nuclear markers. Molecular Phylogenetics and Evolution 69: 740-763. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2013.07.002

Duangjai S., Samuel R., Munzinger J., Forest F., Wallnöfer B., Barfuss M.H.J., Fischer G. & Chase M.W. (2009). A multi-locus plastid phylogenetic analysis of the pantropical genus Diospyros (Ebenaceae), with an emphasis on the radiation and biogeographic origins of the New Caledonian endemic species. Molecular Phylogenetics and Evolution 52: 602-620. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2009.04.021