Specificities of speciation in fungal pathogens: impact of life cycles, genetic systems, coevolution and genomic fluidity

Informations

Funding country

France

Acronym

Specia-fonge

URL

-

Start date

11/6/2006

End date

-

Budget

300,000 EUR

Fundings

Abstract

1-Contexte scientifique et objectifs du projet Comprendre comment de nouvelles espèces apparaissent est essentiel pour répondre aux attentes sociétales sur la biodiversité et reste une question fondamentale de la biologie évolutive. C'est d'autant plus vrai pour les nouvelles espèces de pathogènes, surtout dans les cas de changements d'hôtes, dans le contexte des maladies émergentes sur l'homme, les cultures et le bétail. Les pathogènes fongiques sont cependant presque absents des travaux sur la spéciation, malgré leur potentiel pour ce type d'études et leur importance écologique et médicale. Le but de ce projet est donc d'explorer les spécificités des pathogènes fongiques quant aux processus de spéciation par spécialisation, en utilisant des approches théoriques, génomiques et expérimentales. Deux complexes d'espèces fongiques seront utilisés: le charbon des anthères des caryophyllacées Microbotryum et les agents de diverses pourritures grises des espèces Botrytis. Ils représentent de bons modèles pour l'étude de la spéciation par spécialisation, ils ont fait l'objet de recherches intensives, dans des domaines variés et complémentaires, et ils ont des caractéristiques différentes, comme leurs modes de reproduction, spectres d'hôtes et degrés d'anthropogénisation. 2-Description du projet, méthodologie Des modèles seront développés pour explorer l'impact de certaines spécificités des champignons sur la possibilité de spéciation par spécialisation sur des hôtes différents : leurs cycles de vie (modes de reproduction/dispersion), systèmes génétiques (recombinaison, ploïdie), co-évolution avec leurs hôtes, et variabilité caryotypique. Des approches génomique et expérimentale seront utilisées pour tester les attendus de ces modèles et pour inférer les histoires et mécanismes des spéciations dans les deux modèles fongiques. Il a été montré que de nombreux gènes impliqués dans la reproduction, l'adaptation à l'environnement, les relations hôtes parasites et la dépression hybride, ont été soumis à sélection positive. Une approche génomique va donc être développée pour détecter de tels gènes dans les deux complexes fongiques, pour identifier les gènes de spéciation et de spécialisation, et ce en séquençant des banques d'ADNc et en comparant les orthologues entre espèces proches. Pour les meilleurs candidats ainsi identifiés, le polymorphisme inter- et intra-spécifique sera analysé pour affiner notre compréhension des pressions de sélection. D'autre part, ces gènes seront localisés sur les cartes génétiques qui seront disponibles, pour déterminer s'ils sont liés, et /ou situés dans des régions chromosomique avec suppression de recombinaison (p.e. inversions), suivant les attendus théoriques. D'autre part, les centaines d'orthologues générés permettront d'inférer différents paramètres importants sur l'histoire de la divergence, comme les temps relatifs de divergence, les effectifs efficaces, et les degrés des flux de gènes, par des approches de simulations par coalescence. Concernant l'approche expérimentale, des phylogénies, croisements in vitro et des inoculations artificielles seront réalisées chez Microbotryum pour déterminer (1) quels facteurs influencent les changements d'hôtes (relations phylogénétiques chez les hôtes, écologie, géographie), (2) s'il existe un lien entre coévolution et spéciation, et (3) quels facteurs sont impliqués dans l'isolement reproducteur (variabilité caryotypique, incompatibilités génétiques, hybridation). Chez Botrytis, la maîtrise de la transformation permettra de valider fonctionnellement le rôle des gènes détectés comme soumis à sélection positive : les gènes seront inactivés, et les modifications phénotypiques seront observées, en particulier pour le pouvoir pathogène et la reproduction. L'expression différentielle des gènes détectés par l'approche génomique, ainsi que la co-expression avec d'autres gènes, seront analysées par une approche transcriptomique, à l'aide de filtres hautes densités. 3-R