Genome scan to assess the respective role of host-plant and environmental constraints on the adaptation of a widespread insect

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The evolutionary success of phytophagous insects could result from their adaptation to different host-plants. Alternatively, the diversification of widespread species might be driven by adaptation along environmental gradients. To disentangle the respective roles of host-plant versus abiotic environmental variables acting on the genome of an oligophagous insect, we performed a genome scan using 83 unlinked AFLP markers on larvae of the large pine weevil collected on two host-plants (pine and spruce) in four forestry regions across Europe.</p> <p>Results</p> <p>At this large geographic scale, the global genetic differentiation was low and there was no isolation by distance pattern, suggesting that migration is overwhelming genetic drift in this species. In this context, the widely used frequentist methods to detect outliers (e.g. Dfdist), which assume migration - drift equilibrium are not the most appropriate approach. The implementation of a recently developed Bayesian approach, conceived to detect outliers even in non-equilibrium situations, consistently detected 9 out of 83 loci as outliers. Eight of these were validated as outliers by multiple logistic regressions: six correlated with environmental variables, one with host-plant and one with the interaction between environmental variables and host-plant.</p> <p>Conclusion</p> <p>These results suggest a relatively greater importance of abiotic environmental variables, as opposed to factors linked with the host-plant, in shaping genetic differentiation across the genome in this species. Logistic regression allows the nature of factors involved in locus-specific selection to be precisely identified and represents another step forward in the process of identifying adaptive loci.</p

Are plants useful as accumulation indicators of metal bioavailability?

International audienceThe use of accumulation bioindicator to assess metal bioavailability has mainly concerned individual species. This work addresses this issue at the plant community level. Metal content within different species from plant communities found at three contaminated and one uncontaminated site was compared. Results showed that for two contaminated sites, leaf metals concentrations were comparable to those in plants from control site, i.e. approx (mg/kg) 0.1 Cd, 0.2 Cr, 9.2 Cu, 1.8 Ni, 0.5 Pb and 42 Zn. Only plants from the third site showed higher metal contents, ranging from 1.5- to 8-fold those of the control community. This contrasted with ammonium acetate-EDTA extractions, which indicated a very high "availability" of metals at the three sites, as compared to the control site. Thus, metal content in plant communities provided accurate information on actual transfer toward the ensemble of vegetation, which could be used to establish site-specific "fingerprints" of metal bioavailability

Ecologie, génétique et symbiose bactérienne chez le grand charançon du pin, Hylobius abietis : adaptation d'un insecte ravageur à son environnement forestier

Phytophagous insects are often specialized to a host-plant and develop adaptations for locating, reaching and exploiting this resource. The large pine weevil (Hylobius abietis L.) relyon an ephemeral and rare resource since its larvae develop on dying conifers. However, forestry methods have modified the deal by providing more egg laying and feeding sites. Many factors of this pest's adaptation to its forest environment have been tested. Molecular markers showed that larval host-plants do not hinder gene flow and do not promote divergence in Hylobius. Strong insect dispersal has been confirmed by the low population structure at a large scale. In the laboratory, olfactive and oviposition preferences are weak, sometimes contradictory with larval performance, and are influenced by insect experience. Characterisation of weevil inhabitingbacteria revealed proximity with endosymbiotic strains known in other insects. They are probably involved in host-plant exploitation. This mutualistic association has been developed inthe « deep time ». Altogether, the results evicted a host-plant specialization. The larval niche is a crucial point of the insect's biology as well as pest control strategies target as arena ofevolution.L'association d'un insecte phytophage avec sa plante-hôte est telle que de fortes pressions de sélection s'exercent sur l'herbivore, le conduisant à se spécialiser. Entre autres, l'insecte développe des adaptations pour localiser, atteindre et exploiter la ressource végétale.Le grand charan¸con du pin (Hylobius abietis L.) fait partie des insectes dont biologie et la dynamique de population sont déterminées par un facteur qui tend à n'exister qu'en quantitélimitée dans l'espace et dans le temps puisque ses larves se développent sur des conifères mourants.Cependant, les méthodes d'exploitation forestière ont changé la donne pour cet insecte à une large échelle en Europe en accroissant le nombre sites de ponte et de nourriture. Nousavons donc testé plusieurs facteurs susceptibles de rendre compte de l'adaptation de l'Hylobe àson environnement forestier : influence de la géographie et de la plante hôte sur la structurationdes populations, capacité de discrimination olfactive des essences et caractérisation de la floremicrobienne associée.L'utilisation de marqueurs moléculaires nous a permis de montrer que l'utilisation de différentes plantes-hôtes pour le développement des larves ne constitue pas une forte barrière au flux de gènes et ne semble pas induire de divergences chez l'Hylobe. En outre, notre étude confirme la forte capacité de dispersion de ce ravageur forestier comme en témoigne la faible structuration a grande échelle.Des expériences de laboratoire ont permis de montrer que les charançons montrent une préférence quand on leur propose plusieurs essences même si elle n'est pas très marquée nitoujours conforme aux performances de leurs larves sur celle-ci. En outre ce comportement est influencé par l'expérience des individus qui montrent une grande plasticité.Enfin, nous avons mis en évidence et caractérisé des souches bactériennes hébergées par le charançon. Ces bactéries, proches des souches endosymbiotiques connues chez d'autres insectes sont vraisemblablement impliquées dans l'adaptation de l'insecte à l'exploitation de sa plante hôte. Nos résultats révèlent une association mutualiste entre deux partenaires qui s'est établie sur le « temps profond ».L'ensemble de ces résultats a permis d'écarter l'existence d'une spécialisation à la plante-hôte chez H. abietis même si de vastes forêts monospécifiques pourraient conduire une adaptation« locale ». La niche larvaire apparaît comme le point crucial de la biologie de l'insecte, tant comme cible pertinente des stratégies de gestion de ce ravageur que comme arène de l'évolution de l'Hylobe

Macroecological patterns of species and genetic diversity in vascular plants of the Mediterranean basin

International audienceAbstractAim  We address the question of whether broad scale biogeographical structure of species diversity (SD) matches that of genetic diversity (GD) of vascular plants.Location  The Mediterranean basin.Methods  We normalized vascular plant species richness (SD) estimates per country using the Med-Checklist taxonomic database. We used a linear regression analysis to correlate normalized country estimates with country longitudinal position. We also compiled published and geo-referenced within-population GD data for tree species, which had populations in the Mediterranean. We normalized GD estimates for each population across species. Again, we used a linear regression analysis to correlate GD with population longitudinal position. We then compared the populations’ geographical and bioclimatic trends for GD with Last Glacial Maximum (LGM) palaeo-climate data and the species current ecological requirements.Results  The eastern Mediterranean and the coast of former Yugoslavia had higher SD than other regions. There was no overall spatial structure of SD in the Mediterranean, whereas there was an east–west trend of decreasing GD. This trend for GD tended to covary with an east–west warm/wet–cold/dry trend detected during the LGM. Low elevation xerothermic pine species displayed significantly less GD than higher elevation mesothermic or mountain pine species.Main conclusions  We suggest that LGM climate may have significantly shaped the current longitudinal and altitudinal patterns of GD we observed in woody taxa across the Mediterranean, although it did not affect comparable SD patterns. In particular, colder LGM summer temperatures in the western Mediterranean may have reduced population sizes significantly more than in the eastern Mediterranean. As plant species richness and GD did not covary, SD and GD may not be used as surrogates of one another in the Mediterranean basin. As they contain comparatively less GD, conservation priorities in the Mediterranean should focus on hot spots of endemism and Western Mediterranean populations and species

Large-scale longitudinal gradients of genetic diversity : a meta-analysis across six phyla in the Mediterranean basin

Biodiversity is the diversity of life at all scales, from genes to ecosystems. Predicting its patterns of variation across the globe is a fundamental issue in ecology and evolution. Diversity within species, that is, genetic diversity, is of prime importance for understanding past and present evolutionary patterns, and highlighting areas where conservation might be a priority. Using published data on the genetic diversity of species whose populations occur in the Mediterranean basin, we calculated a coefficient of correlation between within-population genetic diversity indices and longitude. Using a meta-analysis framework, we estimated the role of biological, ecological, biogeographic, and marker type factors on the strength and magnitude of this correlation in six phylla. Overall, genetic diversity increases from west to east in the Mediterranean basin. This correlation is significant for both animals and plants, but is not uniformly expressed for all groups. It is stronger in the southern than in the northern Mediterranean, in true Mediterranean plants than in plants found at higher elevations, in trees than in other plants, and in bi-parentally and paternally than in maternally inherited DNA makers. Overall, this correlation between genetic diversity and longitude, and its patterns across biological and ecological traits, suggests the role of two non-mutually exclusive major processes that shaped the genetic diversity in the Mediterranean during and after the cold periods of the Pleistocene: east-west recolonization during the Holocene and population size contraction under local Last Glacial Maximum climate in resident western and low elevation Mediterranean populations

Écologie, génétique et symbiose bactérienne chez le grand charançon du pin, Hylobius abietis (adaptation d'un insecte ravageur à son environnement forestier)

Les insectes phytophages sont souvent spécialisés à une plante-hôte et développent des adaptations pour localiser, atteindre et exploiter cette ressource. Le grand charançon du pin (Hylobius abietis L.) dépend d'un facteur n'existant qu'en quantité limitée dans l'espace et le temps puisque ses larves se développent sur des coniferes mourants. Cependant, l'exploitation forestière en Europe a changé la donne en accroissant le nombre sites de ponte et de nourriture de l'insecte. Plusieurs facteurs de l'adaptation de ce ravageur à son environnement forestier ont été testés. Les marqueurs moléculaires ont montré que les plantes-hôtes des larves ne constituent pas de barrière aux flux de gènes et n'induisent pas de divergences chez l'Hylobe. La forte capacité de dispersion des insectes est confIrmée par la faible structuration des populations à grande échelle. Au laboratoire, les préférences olfactive et de ponte des insectes sont peu marquées ni toujours conformes aux performances des larves et sont influencées par l'expérience des individus. La caractérisation des bactéries hébergées par le charançon les montre proches de souches endosymbiotiques connues chez d'autres insectes. Elles sont vraisemblablement impliquées dans l'exploitation de la plante-hôte. L'association mutualiste entre les deux partenaires s'est établie sur le "temps profond". L'ensemble de ces résultats a permis d'écarter une spécialisation à la plante-hôte. La niche larvaire est le point crucial de la biologie de l'insecte, tant comme cible des stratégies de gestion de ce ravageur Que comme arène de son évolution.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocPARIS-Museum-Bib. d'entomologie (751052305) / SudocSudocFranceF

Notions anthropocènes à la une : Écocide/Site sacrifié

L’École Urbaine de Lyon (EUL) est un programme « Institut Convergences » créé en juin 2017 dans le cadre du Plan d’Investissement d’Avenir (PIA2) par le Commissariat Général à l’Investissement (CGI). Elle est dirigée par Michel Lussault, Géographe, Professeur d’études urbaines à l’Ecole Normale Supérieure de Lyon (ENS).L'Ecole Urbaine de Lyon proposera, régulièrement sur son site, l'approfondissement des principaux concepts et notions qui caractérisent l'Anthropocène. Pour débuter cette rubrique, le choix s'est porté sur deux thèmes qui sont en étroite relation : les écocides et les sites sacrifiés

Notions anthropocènes à la une : Écocide/Site sacrifié

L’École Urbaine de Lyon (EUL) est un programme « Institut Convergences » créé en juin 2017 dans le cadre du Plan d’Investissement d’Avenir (PIA2) par le Commissariat Général à l’Investissement (CGI). Elle est dirigée par Michel Lussault, Géographe, Professeur d’études urbaines à l’Ecole Normale Supérieure de Lyon (ENS).L'Ecole Urbaine de Lyon proposera, régulièrement sur son site, l'approfondissement des principaux concepts et notions qui caractérisent l'Anthropocène. Pour débuter cette rubrique, le choix s'est porté sur deux thèmes qui sont en étroite relation : les écocides et les sites sacrifiés