Evolutionary ecology of range expansion in the colonizing plant Leontodon longirostris (Asteraceae)

Tesi d’estudis: Tesi doctoral

Resum

L’interès per els processos eco-evolutius que determinen la capacitat d’expansió de la distribució de les espècies ha incrementat recentment com a conseqüència de l’increment de velocitat del canvi climàtic i global. Alguns treballs teòrics recents suggereixen que la dinàmica demogràfica associada a la expansió condueix a una reducció de la diversitat genètica i de l’acumulació d’al·lels deleteris (càrrega d’expansió), disminuint la capacitat d’adaptació i impedint la pròpia expansió. Els estudis empírics realitzats en condicions naturals per tal de comprovar aquestes prediccions són molt escassos. En aquesta tesi, utilitzem la planta colonitzadora Leontodon longirostris per tal de caracteritzar la dinàmica demogràfica i evolutiva associada a l’expansió de la distribució a la Península Ibèrica al llarg d’un gradient climàtic. En primer lloc, vàrem produir un esborrany del 50% del genoma de l’espècie, que es va usar posteriorment per a seqüenciar 238 individus de 21 poblacions per inferir la història demogràfica de l’espècie i els patrons de diversitat i càrrega genètiques que se’n deriven. Per obtenir evidències fenotípiques sobre les adaptacions, avaluàrem la variabilitat en 42 poblacions per als trets clau del cicle de vida, en concret els relacionats amb el moment de la germinació, la floració i la senescència. Posteriorment utilitzàrem el mateix joc de seqüències descrit anteriorment per buscar senyals genòmiques de selecció, relacionar la variació fenotípica i genètica, i determinar la contribució relativa a l’adaptació de la variació genètica preexistent. Els resultats per als diferents escenaris demogràfics proposats indiquen que la història demogràfica va consistir en una expansió de sud a nord que va implicar la pèrdua de diversitat genètica i l’augment de la càrrega d’expansió. La variabilitat fenotípica observada indica una clina adaptativa per a la majoria dels trets del cicle vital analitzats: els genotips d’hàbitats més secs mostren taxes de germinació més baixes i condicions de germinació més restringides, i les plantes d’hàbitats més càlids i secs emergeixen més tard i floreixen abans. En conseqüència, les plantes que ocupen ambients més àrids, impredictibles i estressants, mostren una vida útil més curta, assoleixen mides reproductores menors, i assignen més biomassa a la reproducció. A nivell genòmic, la comparació dels escombrats selectius entre les poblacions del nucli i les del front d’expansió va proporcionar una evidència addicional sobre el paper dels processos adaptatius durant l’expansió. L’augment significatiu en la proporció de escombrats “”suaus”” a les poblacions del front d’expansió en comparació amb les de la zona de l’origen de l’expansió, suggereix que la variació genètica preexistent ha jugat un paper molt destacat en la ràpida adaptació a les noves condicions ambientals que es troben al llarg de la ruta d’expansió. Identifiquem diversos gens candidats (entre ells, ACS7, MTN2, PHYE i NRT2.7), que actuen principalment en les vies de senyalització relacionades amb la germinació i la floració, i que potencialment intervenen en els canvis fenològics detectats a nivell fenotípic. La precipitació d’estiu i les temperatures d’hivern i primavera semblen ser les forces selectives ambientals clau que impulsen la variació trobada en els gens suposadament involucrats en la germinació i la floració. En general, i contràriament a algunes prediccions teòriques i dades empíriques, en aquest sistema d’estudi la càrrega genètica acumulada durant l’expansió demogràfica no sembla impedir que les poblacions s’adaptin a les noves pressions de selecció. La capacitat d’adaptació, tot i la càrrega genètica observada, probablement sigui deguda a altres processos eco-evolutius associats a altres característiques de l’espècie, entre elles una elevada capacitat de dispersió i un sistema de reproducció de al·logàmia estricta.
Data del Ajut19 d’abr. 2021
Idioma originalEnglish
Institució adjudicatària
  • Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
SupervisorMiquel Riba Rovira (Tutor/a) & Maria Mayol Martínez (Director/a)

Com citar-ho

'