Relations génome-phénome chez des nématodes phytoparasites d'impact mondial

Genome - phenome relationships in plant-parasitic nematodes of global concern

• Auteur / Autrice : Mariam El khatib
• Direction : Etienne Danchin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie des Interactions et Ecologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISA - INSTITUT SOPHIA AGROBIOTECH
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Genomics & Adaptive Molecular Evolution

Mots clés

Mots clés libres

Meloidogyne

Biologie évolutive

Marqueurs diagnostiques

Phytoparasites

Genomics

Bioinformatique

Meloidogyne

Evolutionary biology

Diagnostic markers

Phytoparasites

Genomics

Bioinformatics

Résumé

Les nématodes à galles, appartenant au genre Meloidogyne, sont parmi les phytoparasites les plus répandus et les plus dévastateurs, causant des dégâts qui se chiffrent en milliards d'euros par an. Les études phylogénétiques sur ce genre s'appuient fortement sur des marqueurs nucléaires. Cependant, cette approche a laissé les espèces de Meloidogyne du Clade I avec des relations non résolues malgré leur intérêt agricole majeur. Cela est dû à des événements d'hybridation et de duplication complète du génome qui ont engendré des copies multiples de marqueurs nucléaires produisant des topologies différentes et contradictoires en fonction de la copie utilisée. Dans le cadre de cette thèse, le mitogénome est utilisé pour résoudre l'arbre évolutif de 14 espèces différentes de Meloidogyne réparties dans les clades I, II et III. L'arbre bien résolu servira de base au développement de marqueurs diagnostiques et de guide pour la génomique comparative et les études évolutives. L'objectif immédiat de cette thèse est de déterminer si le génome mitochondrial constitue une ressource appropriée pour l'identification et la différenciation des espèces et des populations de Meloidogyne. Nous étudierons la distribution des SNP entre espèces et populations le long des génomes mitochondriaux afin de localiser des régions candidates pour le développement de codes-barres à ADN. Le second objectif sera de retracer les transitions entre différents caractères et traits de vie le long de l'arbre de vie des Meloidogyne construit à partir des marqueurs mitochondriaux. Ceci sera fait à deux échelles de temps évolutives : (i) A l'échelle inter-espèces où les caractères étudiés seront le mode de reproduction (sexuel vs. asexuel), le niveau de ploïdie, la présence ou l'absence de méiose ainsi que le parasitisme polyphage vs. spécialiste. (ii) A l'échelle intra-spécifique où les études de caractères porteront sur l'émergence de populations virulentes contournant la résistance des plantes. Dans les deux cas, les caractères seront cartographiés sur l'arbre et les états ancestraux seront reconstruits pour déterminer le nombre et l'ordre des transitions. En parallèle, nous étudierons l'expansion/réduction des familles de gènes ainsi que la coprésence et la co-absence de gènes en relation avec ces traits.

Root-knot nematodes (RKN), belonging to the genus Meloidogyne, are arguably one of the most widespread and devastating phyto-parasites, causing damage amounting to billions of Euros annually. Phylogenetic studies on this genus relied heavily on nuclear markers. However, this approach has left species within Clade I of RKN with unresolved relationships despite their major agricultural interest. This is due to hybridization and whole genome duplication events that resulted in multiple copies of nuclear markers yielding different conflicting topologies depending on the copy used. Within the context of this thesis, the mitogenome is utilized to resolve the evolutionary tree for 14 different Meloidogyne species distributed across Clades I, II, and III. The well-resolved tree will serve as a foundation for developing diagnostic markers, and a guide for comparative genomics and evolutionary studies. The immediate goal of this thesis is to determine whether the mitochondrial genome constitutes a suitable resource for the identification and differentiation of Meloidogyne species and populations. We will study the distribution of SNPs between species and populations along the mitochondrial genomes to locate candidate regions for the development of barcodes. The second goal would be to retrace the transitions between different characters and life traits along the Meloidogyne tree of life built from mitochondrial markers. This will be done at two evolutionary time scales: (i) At the inter-species scale where the characters studied will be the reproductive mode (sexual vs. asexual), the ploidy level, the presence or absence of meiosis as well as polyphagous vs. specialist parasitism. (ii) At the intra-species scale where the character studied will be the emergence of virulent resistance-breaking populations. In both cases the traits will be mapped on the tree and ancestral states will be reconstructed to determine the number and order of transitions. In parallel, we will study gene family expansion / reduction as well as genes co-presence and co-absence in relation to those traits.