Phylogénomique du genre Rosa : hybridation et polyploïdie comme facteurs de diversification

Phylogenomics of the genus Rosa : hybridization and polyploidy as factors for diversification

• Auteur / Autrice : Kévin Debray
• Direction : Fabrice Foucher, Valéry Malécot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 02/03/2020
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie, Géosciences, Agronomie, Alimentation (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiologie moléculaire des semences (Unité mixte de recherche INRA-INH-Université d'Angers) - IRHS-GDO - IRHS - Équipe GDO (Génétique et Diversité des plantes Ornementales) - Institut de Recherche en Horticulture et Semences (2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Peltier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Nadot, René Smulders
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Bruneau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique végétale

Rosiers

Génomique

Phylogénie moléculaire

Mots clés libres

Phylogénomique

Rosa sp

Séquençage d’amplicons

Analyses d’orthologie

Réseaux

Phylogénomique

Rosa sp

Amplicon sequencing

Orthology assignment

Networks

Résumé

Le genre Rosa comprend 150-200 espèces bien réparties sur l'hémisphère nord et présente une histoire évolutive complexe. L'hybridation et la polyploïdie sont des forces évolutives majeures chez Rosa bien que ces deux processus ont à peine été pris en compte dans les dernières phylogénies. Avec la récente acquisition de génomes complets et le développement de techniques de séquençage à haut débit, l'objectif de cette thèse était de développer un cadre phylogénomique général pour résoudre les relations phylogénétiques au sein de groupes taxonomiques larges et complexes constitués de taxons proches comme chez Rosa. L'exploitation de génomes complets disponibles publiquement a permis d'extraire 1856 courtes séquences orthologues en simple copie (SCOTags) d'intérêt phylogénétique. Quatre-vingt-douze SCOTags du génome nucléaire et quatre SCOTags du génome chloroplastique ont été ciblé chez 126 espèces en utilisant des PCR mircrofluidiques et du séquençage d'amplicons. La quantité importante de données générées par le séquençage a permis d'estimer le niveau de ploïdie de chaque accession et d'assembler des séquences alléliques qui ont plus tard servi à tracer l'origine hybride de certains taxons. Une approche par étapes a été développée pour progressivement dévoiler les patterns réticulés chez Rosa. Des phylogénies nucléaires et chloroplastiques robustes ont été obtenues ainsi que des scenarios d'hybridation détaillés pour plusieurs spécimens. Enfin, le pouvoir de résolution de marqueurs microsatellite a été étudié pour délimiter des espèces très proches. De nombreux groupes taxonomiques larges et complexes peuvent désormais être étudiés en utilisant cette approche progressive

The genus Rosa comprises 150-200 species well distributed in the northern hemisphere and has a complex evolutionary history. Hybridization and polyploidy are major evolutionary forces in Rosa although both processes have hardly been taken into account in recent phylogenies. With the recent acquisition of complete genomes and the development of high-throughput sequencing techniques, the aim of this thesis was to develop a general phylogenomic framework to resolve phylogenetic relationships within large and complex taxonomic groups consisting of close taxa, as in Rosa. The exploitation of publicly available complete genomes made it possible to extract 1856 short orthologue sequences in single copy (SCOTags) of phylogenetic interest. Ninety-two SCOTags from the nuclear genome and four SCOTags from the chloroplast genome were targeted in 126 species using mircrofluidic PCR and amplicon sequencing. The large amount of data generated by sequencing made it possible to estimate the ploidy level of each accession and to assemble allelic sequences that were later used to trace the hybrid origin of certain taxa. A stepwise approach wasThe genus Rosa comprises 150-200 species well distributed in the northern hemisphere and has a complex evolutionary history. developed to progressively reveal the reticulated patterns in Rosa. Robust nuclear and chloroplastic phylogenies were obtained as well as detailed hybridization scenarios for several specimens. Finally, the resolving power of microsatellite markers was studied to delineate closely related species. Many large and complex taxonomic groups can now be studied using this stepwise approach.