Thirteen microsatellites developed by SSR-enriched pyrosequencing for Solanum rostratum (Solanaceae) and related species

Premise of the study: Microsatellite markers were developed using second-generation sequencing in Solanum rostratum as a tool to study the reproductive biology and genetic structure of this invasive species. Methods and Results: Thirteen microsatellites were successfully discovered and amplified in a single multiplexed PCR. All loci showed genetic variation in S. rostratum. Cross-amplification in five closely related taxa was successful for a subset of loci. Conclusions: The set of 13 microsatellite markers developed here provides a time-effective and cost-effective genetic tool to study the reproductive biology of S. rostratum. The demonstrated transferability of the PCR multiplex to related taxa also highlights its usefulness for evolutionary studies across Solanum sect. Androceras

Population genomic and historical analysis suggests a global invasion by bridgehead processes in Mimulus guttatus

© 2021, The Author(s). Imperfect historical records and complex demographic histories present challenges for reconstructing the history of biological invasions. Here, we combine historical records, extensive worldwide and genome-wide sampling, and demographic analyses to investigate the global invasion of Mimulus guttatus from North America to Europe and the Southwest Pacific. By sampling 521 plants from 158 native and introduced populations genotyped at >44,000 loci, we determined that invasive M. guttatus was first likely introduced to the British Isles from the Aleutian Islands (Alaska), followed by admixture from multiple parts of the native range. We hypothesise that populations in the British Isles then served as a bridgehead for vanguard invasions worldwide. Our results emphasise the highly admixed nature of introduced M. guttatus and demonstrate the potential of introduced populations to serve as sources of secondary admixture, producing novel hybrids. Unravelling the history of biological invasions provides a starting point to understand how invasive populations adapt to novel environments

Genetic diversity and population structure of Botryosphaeria dothidea and Neofusicoccum parvum on English walnut (Juglans regia L.) in France.

Botryosphaeriaceae species are the major causal agents of walnut dieback worldwide, along with Diaporthe species. Botryosphaeria dothidea and Neofusicoccum parvum are the only two Botryosphaeriaceae species associated with this recently emergent disease in France, and little is known about their diversity, structure, origin and dispersion in French walnut orchards. A total of 381 isolates of both species were genetically typed using a sequence-based microsatellite genotyping (SSR-seq) method. This analysis revealed a low genetic diversity and a high clonality of these populations, in agreement with their clonal mode of reproduction. The genetic similarity among populations, regardless of the tissue type and the presence of symptoms, supports the hypothesis that these pathogens can move between fruits and twigs and display latent pathogen lifestyles. Contrasting genetic patterns between N. parvum populations from Californian and Spanish walnut orchards and the French ones suggested no conclusive evidence for pathogen transmission from infected materials. The high genetic similarity with French vineyards populations suggested instead putative transmission between these hosts, which was also observed with B. dothidea populations. Overall, this study provides critical insight into the epidemiology of two important pathogens involved in the emerging dieback of French walnut orchards, including their distribution, potential to mate, putative origin and disease pathways

Étude comparée de la structuration génétique des chênes à l’échelle d’un paysage

Une grande partie des forêts européennes est dominée par les chênes (genre Quercus). Ces espèces ont longtemps été étudiées d’un point de vue taxonomique et écologique. Récemment, l’étude du polymorphisme de l’ADN chloroplastique a permis de mieux comprendre la taxonomie du genre ainsi que l’histoire de la recolonisation postglaciaire de ces espèces. Des flux de gènes intenses entre espèces ont été mis en évidence grâce au développement de marqueurs nucléaires très polymorphes (microsatellites). Cette caractéristique des chênes à s’hybrider entre espèces a conduit à les considérer comme appartenant à un complexe d’espèces. La zone étudiée ici est située dans le canton d’Aurignac (Haute Garonne). Elle se distingue par son étendue relativement restreinte (échelle du paysage), sa composition en espèce (trois espèces de chênes représentés : chênes pédonculés, sessile et pubescent) et la structuration fragmentée de ces peuplements forestiers. L’analyse du polymorphisme de l’ADN chloroplastique indique la fixation d’un variant chloroplastique à l’échelle du paysage malgré la diversité relativement forte de ce type de marqueur à l’échelle régionale. De plus, la structuration géographique des haplotypes correspond aux traces laissées par la recolonisation postglaciaire. Les massifs forestiers ont donc été régénérés naturellement ou par plantation de graines locales. La gestion en taillis sous futaie caractérisée par une multiplication asexuée peut avoir stabilisé la structuration géographique des haplotypes. Deux locus microsatellites connus pour différencier les chênes sessile et pédonculé ont été analysés au sein des populations. Ces locus discriminent le chêne pubescent ce qui indique que des processus communs discriminent les trois espèces. Un troisième locus ne présente pas de différenciation interspécifique. La structuration géographique de ces locus correspond à la répartition des espèces au sein du paysage. Les analyses de structuration intraspécifique montrent l’absence de phénomène d’isolement par la distance, résultat expliqué par le flux de pollen intense et à longue distance chez les chênes.Most European forests are dominated by oaks (genus Quercus). These species have been studied for a long time for taxonomic and ecological issues. Recently, studies of chloroplast DNA polymorphism made it possible to better understand the taxonomy of the genus and the story of the postglacial colonisation of these species. Intensive gene flow between species was highlighted thanks to the use of highly polymorphic nuclear markers (microsatellites). Since most white oak species are hybridising, they are considered as part of a species complex. The studied area is located close to Aurignac (Haute Garonne). It is characterised by its relatively restricted extent, its species composition (three oak species are present: pedunculate, sessile and pubescent oaks) and the fragmented structure of these forests. Analysis of chloroplast DNA polymorphism shows the fixation of one single haplotype at the local level, despite the relatively strong diversity observed at the regional scale. Moreover, the geographical structure of haplotypes corresponds to the postglacial colonisation process. The forests were thus likely regenerated naturally or by local seed plantation. Management in coppice is characterised by an asexual multiplication and may have stabilised the geographical structure of haplotypes. Two microsatellite loci known to differentiate sessile and pedunculate oaks were analysed within these populations. These loci discriminate also pubescent oaks, indicating that common processes are acting to maintain the three species. A third locus does not differentiate the three species. The geographic structure of the three loci corresponds to the distribution of species within the landscape. Analyses of intra-specific structure show an absence of isolation by distance, due to intensive and long distance pollen flow in oaks

Planification d’expérience RADseq : approche par simulation.

International audienc

Dynamique d'hybridation dans le complexe d'espèces des chênes blancs européens : Chênes pédonculés - Quercus robur L., sessiles - Q. petraea (Matt.) Liebl., pubescents - Q. pubescens Willd. et tauzins - Q. pyrenaica Willd

Hybridisation is a complex process with diverse consequences on species evolution. Hybridisation is difficult to study when species are not clearly morphologically distinguished. Our aim was to study the role of hybridisation in the evolution of the European white oak species complex. We used population genetic tools to quantify contemporary interspecific gene flow and to study the mating system of four oak species. A fast genetic analysis protocol was developed and genetic assignment methods were first tested by simulation and then used to determine the species of each tree and to identify hybrids. These methods revealed that hybrid percentages were between 10 to 30% depending on the natural population studied and that all species pairs were involved. We showed that the census number of species in the stands had an influence on hybridisation dynamics and on introgression direction. We studied the mating system of these species in controlled crosses and in the forest to understand the maintenance of species despite interspecific gene flow. Several reproductive barriers contribute to a partial isolation of species, mostly pre-reproductive and prezygotic. A paternity analysis of maternal progenies sampled in the forest showed that first generation hybridisation was rare but that F1 hybrids were fertile and were mating mostly with one of the two parental species, creating numerous backcrosses that explain the high percentages of hybrids observed in the natural populations studied. Hybridisation and introgression are active processes in oaks and contribute to the evolution of the species complex.L’hybridation est un processus aux conséquences diverses sur l’évolution des espèces qui est difficile à étudier lorsque les espèces se distinguent mal au niveau morphologique. Afin de comprendre le rôle de l'hybridation dans l’évolution du complexe d’espèces des chênes blancs européen, nous avons utilisé des outils de la génétique des populations pour quantifier les flux de gènes interspécifiques contemporains et étudier le système de reproduction de quatre espèces. Un protocole d'analyse génétique rapide a été développé et des méthodes d’assignations génétiques, permettant de déterminer l’espèce de chaque arbre et d’identifier les hybrides, ont été testées par simulations. Cette méthode a été appliquée en populations naturelles révélant un pourcentage d'hybrides variant de 10 à 30% en fonction des populations et impliquant tous les couples d'espèces. Nous avons montré que les effectifs des espèces dans les parcelles influencent la dynamique d'hybridation et la directionalité de l'introgression. Nous avons étudié le système de reproduction de ces espèces en croisements contrôlées et en forêt pour expliquer le maintien des espèces malgré la présence de flux de gènes interspécifiques. L'existence de plusieurs barrières reproductives contribue à un isolement partiel des espèces qui dépend principalement de barrières pré-reproductives et prézygotiques. Une analyse de paternité pratiquée sur des descendances récoltées en forêt montre que l'hybridation de première génération est rare mais que ces hybrides F1 sont fertiles et se reproduisent principalement avec l'une des espèces parentales, produisant de nombreux rétrocroisements qui expliquent le fort pourcentage d'hybrides observé dans les populations naturelles étudiées. L'hybridation et l'introgression sont donc des processus à l'œuvre chez les chênes qui contribuent à l'évolution du complexe d'espèces

Hybridisation dynamics in the European white oak species complex : pedunculate oak - Quercus robur L., sessile - Q. petraea (Matt.) Liebl., pubescent - Q. pubescens Willd. and pyrenean - Q. pyrenaica Willd

L’hybridation est un processus aux conséquences diverses sur l’évolution des espèces qui est difficile à étudier lorsque les espèces se distinguent mal au niveau morphologique. Afin de comprendre le rôle de l'hybridation dans l’évolution du complexe d’espèces des chênes blancs européen, nous avons utilisé des outils de la génétique des populations pour quantifier les flux de gènes interspécifiques contemporains et étudier le système de reproduction de quatre espèces. Un protocole d'analyse génétique rapide a été développé et des méthodes d’assignations génétiques, permettant de déterminer l’espèce de chaque arbre et d’identifier les hybrides, ont été testées par simulations. Cette méthode a été appliquée en populations naturelles révélant un pourcentage d'hybrides variant de 10 à 30% en fonction des populations et impliquant tous les couples d'espèces. Nous avons montré que les effectifs des espèces dans les parcelles influencent la dynamique d'hybridation et la directionalité de l'introgression. Nous avons étudié le système de reproduction de ces espèces en croisements contrôlées et en forêt pour expliquer le maintien des espèces malgré la présence de flux de gènes interspécifiques. L'existence de plusieurs barrières reproductives contribue à un isolement partiel des espèces qui dépend principalement de barrières pré-reproductives et prézygotiques. Une analyse de paternité pratiquée sur des descendances récoltées en forêt montre que l'hybridation de première génération est rare mais que ces hybrides F1 sont fertiles et se reproduisent principalement avec l'une des espèces parentales, produisant de nombreux rétrocroisements qui expliquent le fort pourcentage d'hybrides observé dans les populations naturelles étudiées. L'hybridation et l'introgression sont donc des processus à l'œuvre chez les chênes qui contribuent à l'évolution du complexe d'espèces.Hybridisation is a complex process with diverse consequences on species evolution. Hybridisation is difficult to study when species are not clearly morphologically distinguished. Our aim was to study the role of hybridisation in the evolution of the European white oak species complex. We used population genetic tools to quantify contemporary interspecific gene flow and to study the mating system of four oak species. A fast genetic analysis protocol was developed and genetic assignment methods were first tested by simulation and then used to determine the species of each tree and to identify hybrids. These methods revealed that hybrid percentages were between 10 to 30% depending on the natural population studied and that all species pairs were involved. We showed that the census number of species in the stands had an influence on hybridisation dynamics and on introgression direction. We studied the mating system of these species in controlled crosses and in the forest to understand the maintenance of species despite interspecific gene flow. Several reproductive barriers contribute to a partial isolation of species, mostly pre-reproductive and prezygotic. A paternity analysis of maternal progenies sampled in the forest showed that first generation hybridisation was rare but that F1 hybrids were fertile and were mating mostly with one of the two parental species, creating numerous backcrosses that explain the high percentages of hybrids observed in the natural populations studied. Hybridisation and introgression are active processes in oaks and contribute to the evolution of the species complex

Hybridisation dynamics in the European white oak species complex : pedunculate oak - Quercus robur L., sessile - Q. petraea (Matt.) Liebl., pubescent - Q. pubescens Willd. and pyrenean - Q. pyrenaica Willd

L’hybridation est un processus aux conséquences diverses sur l’évolution des espèces qui est difficile à étudier lorsque les espèces se distinguent mal au niveau morphologique. Afin de comprendre le rôle de l'hybridation dans l’évolution du complexe d’espèces des chênes blancs européen, nous avons utilisé des outils de la génétique des populations pour quantifier les flux de gènes interspécifiques contemporains et étudier le système de reproduction de quatre espèces. Un protocole d'analyse génétique rapide a été développé et des méthodes d’assignations génétiques, permettant de déterminer l’espèce de chaque arbre et d’identifier les hybrides, ont été testées par simulations. Cette méthode a été appliquée en populations naturelles révélant un pourcentage d'hybrides variant de 10 à 30% en fonction des populations et impliquant tous les couples d'espèces. Nous avons montré que les effectifs des espèces dans les parcelles influencent la dynamique d'hybridation et la directionalité de l'introgression. Nous avons étudié le système de reproduction de ces espèces en croisements contrôlées et en forêt pour expliquer le maintien des espèces malgré la présence de flux de gènes interspécifiques. L'existence de plusieurs barrières reproductives contribue à un isolement partiel des espèces qui dépend principalement de barrières pré-reproductives et prézygotiques. Une analyse de paternité pratiquée sur des descendances récoltées en forêt montre que l'hybridation de première génération est rare mais que ces hybrides F1 sont fertiles et se reproduisent principalement avec l'une des espèces parentales, produisant de nombreux rétrocroisements qui expliquent le fort pourcentage d'hybrides observé dans les populations naturelles étudiées. L'hybridation et l'introgression sont donc des processus à l'œuvre chez les chênes qui contribuent à l'évolution du complexe d'espèces.Hybridisation is a complex process with diverse consequences on species evolution. Hybridisation is difficult to study when species are not clearly morphologically distinguished. Our aim was to study the role of hybridisation in the evolution of the European white oak species complex. We used population genetic tools to quantify contemporary interspecific gene flow and to study the mating system of four oak species. A fast genetic analysis protocol was developed and genetic assignment methods were first tested by simulation and then used to determine the species of each tree and to identify hybrids. These methods revealed that hybrid percentages were between 10 to 30% depending on the natural population studied and that all species pairs were involved. We showed that the census number of species in the stands had an influence on hybridisation dynamics and on introgression direction. We studied the mating system of these species in controlled crosses and in the forest to understand the maintenance of species despite interspecific gene flow. Several reproductive barriers contribute to a partial isolation of species, mostly pre-reproductive and prezygotic. A paternity analysis of maternal progenies sampled in the forest showed that first generation hybridisation was rare but that F1 hybrids were fertile and were mating mostly with one of the two parental species, creating numerous backcrosses that explain the high percentages of hybrids observed in the natural populations studied. Hybridisation and introgression are active processes in oaks and contribute to the evolution of the species complex

Hybridisation dynamics in the European white oak species complex (pedunculate oak - Quercus robur L., sessile - Q. petraea (Matt.) Liebl., pubescent - Q. pubescens Willd. and pyrenean - Q. pyrenaica Willd.)

L’hybridation est un processus aux conséquences diverses sur l’évolution des espèces qui est difficile à étudier lorsque les espèces se distinguent mal au niveau morphologique. Afin de comprendre le rôle de l'hybridation dans l’évolution du complexe d’espèces des chênes blancs européens, nous avons utilisé des outils de la génétique des populations pour quantifier les flux de gènes interspécifiques contemporains et étudier le système de reproduction de quatre espèces. Un protocole d'analyse génétique rapide a été développé et des méthodes d’assignations génétiques, permettant de déterminer l’espèce de chaque arbre et d’identifier les hybrides, ont été testées par simulations. Cette méthode a été appliquée en populations naturelles révélant un pourcentage d'hybrides variant de 10 à 30% en fonction des populations et impliquant tous les couples d'espèces. Nous avons montré que les effectifs des espèces dans les parcelles influencent la dynamique d'hybridation et la directionalité de l'introgression. Nous avons étudié le système de reproduction de ces espèces en croisements contrôlés et en forêt pour expliquer le maintien des espèces malgré la présence de flux de gènes interspécifiques. L'existence de plusieurs barrières reproductives contribue à un isolement partiel des espèces qui dépend principalement de barrières préreproductives et prézygotiques. Une analyse de paternité pratiquée sur des descendances récoltées en forêt montre que l'hybridation de première génération est rare mais que ces hybrides F1 sont fertiles et se reproduisent principalement avec l'une des espèces parentales, produisant de nombreux rétrocroisements qui expliquent le fort pourcentage d'hybrides observé dans les populations naturelles étudiées. L'hybridation et l'introgression sont donc des processus à l'oeuvre chez les chênes qui contribuent à l'évolution du complexe d'espèces.Hybridisation is a complex process with diverse consequences on species evolution. Hybridisation is difficult to study when species are not clearly morphologically distinguished. Our aim was to study the role of hybridisation in the evolution of the European white oak species complex. We used population genetic tools to quantify contemporary interspecific gene flow and to study the mating system of four oak species. A fast genetic analysis protocol was developed and genetic assignment methods were first tested by simulation and then used to determine the species of each tree and to identify hybrids. These methods revealed that hybrid percentages were between 10 to 30% depending on the natural population studied and that all species pairs were involved. We showed that the census number of species in the stands had an influence on hybridisation dynamics and on introgression direction. We studied the mating system of these species in controlled crosses and in the forest to understand the maintenance of species despite interspecific gene flow. Several reproductive barriers contribute to a partial isolation of species, mostly pre-reproductive and prezygotic. A paternity analysis of maternal progenies sampled in the forest showed that first generation hybridisation was rare but that F1 hybrids were fertile and were mating mostly with one of the two parental species, creating numerous backcrosses that explain the high percentages of hybrids observed in the natural populations studied. Hybridisation and introgression are active processes in oaks and contribute to the evolution of the species complex