HYBRID TAMARIX WIDESPREAD IN U.S INVASION AND UNDETECTED

IN NATIVE ASIAN RANGE

Des Tamarix hybrides répandus dans l’invasion aux Etats-Unis et pas détectés dans les populations indigènes asiatiques

John F.Gaskin et Barbara A.Schaal

Master 2 d’océnographie spécialité biologie et écologie marines – Centre d’océanologie de Marseille Année universitaire 2006/2007

GEMINI Marie

IMPACT DES INVASIONS BIOLOGIQUES

- Ecologique

• deuxième cause d’appauvrissement de la biodiversité après la destruction des habitats (Wilson,1997)

• modification des habitats

• concurrence espèces introduites/espèces indigènes et prédation

- Santé humaine et animale: transport de pathogènes,maladies émergentes

- Economique

• modification des règles d’importation

• traitements curatifs

• coût annuel dû aux invasions aux Etats-Unis: 123 milliards $ (Pimentel et al.,2000)

Genre Tamarix: de 50 à 60 espèces d’arbustes et d’arbres à fleurs roses ou blanches

Originaires du sud de l’Europe et de l’Asie

Tamaris en Algérie

8 à 12 espèces introduites aux Etats-Unis au 19ème siècle

Importante prolifération jusqu’à dominer plus de 600 000 hectares lacustres et marécageux.

Invasion qui augmente de 18 000 hectares par an dans de nombreuses régions des Etats-Unis.

METHODES DE CONTRÔLE DE CES POPULATIONS ENVAHISSANTES

• Contrôle mécanique

• Contrôle chimique: herbicides

• Contrôle biologique: le coléoptère Diorhabda elongata dont les adultes et les larves sont très friands des feuilles de Tamaris

L’introduction d’espèces dans une nouvelle région met en contact des espèces ou des génotypes étroitement liés, qui avaient précédemment été géographiquement isolés ce qui crée de nouvelles occasions d’hybridation.

Importance de ce phénomène d’hybridation dans les évènements d’invasions

Présence d’au moins 4 espèces introduites envahissantes aux Etats-Unis:

- Tamarix parviflora

- Tamarix canariensis

- Tamarix gallica

- Tamarix aphylla

Tamarix gallica Tamarix parviflora

Les deux espèces de Tamarix les plus répandues aux Etats-Unis:

- Tamarix chinensis: indigène en Chine,en Mongolie et au Japon

- Tamarix ramosissima: indigène de l’est de la Turquie jusqu’en Corée

Répartition Tamarix chinensis

Répartition Tamarix ramosissima

Tamarix chinensis

Tamarix ramosissima

On a placé ces 2 espèces dans 2 groupes taxonomiques différents (différences de certains caractères floraux microscopiques et dans les affinités édaphiques)

MAIS pour certains botanistes la morphologie de ces 2 espèces est semblable et il est donc difficile de les identifier comme 2 espèces différentes.

BUT DE L’ETUDE: Clarifier l’identité et les origines des populations de Tamarix de cette invasion:

Analyses de séquences d’ADN

Construction de généalogie de gènes:rapports de mutation entre les allèles

Trouver un agent de contrôle biologique efficace contre ces invasions

MATERIELS ET

METHODES

ECHANTILLONS: - 155 spécimens de l’ouest des Etats-Unis

- 114 spécimens d’Eurasie

Soit au total 269 arbres ou arbustes de T.chinensis et T.ramosissima récoltés.

SEQUENCES D’ADN ANALYSEES:

• le 4ème intron du gène de la phosphoénolpyruvate carboxylase: Pep C (environ 900 bases)

Grande variabilité de cet intron chez T.ramosissima: 144 sites variables chez les espèces étudiées

METHODES D’ANALYSE:

- amplification par PCR (primer établis à partir d’exons et conditions de cycles très précises)

- digestion de l’ADN avec les enzymes ECO RI et HINDIII

- séparation des fragments par électrophorèse sur gel d’agarose

- Southern blot: hybridation du 4ème intron de Pep C avec une sonde radioactive

RESULTATS ET

DISCUSSION

Sur les 269 spécimens indigènes et envahissants il y a 58 haplotypes.

Construction d’une généalogie de gène du 4ème intron de PepC

• 4 haplotypes ont été trouvés communs aux Etats-Unis et à l’Eurasie (6.9%): 1,2,7 et 12

• 8 haplotypes ont été trouvés seulement aux Etats-Unis

• 80 combinaisons génotypiques ont été trouvées dont :

- 56 exclusives à l’Eurasie (70%)

- 20 exclusives aux Etats-Unis (25%)

- 4 communes aux deux zones (5%)

• Les haplotypes 1 et 2 diffèrent par 9 mutations.

• L’haplotype 12 diffère de l’haplotype 1 par 14 mutations.

• L’haplotype 7 est le seul autre haplotype commun aux Etats-Unis et à l’Eurasie.Il diffère de l’haplotype 1 par 5 mutations.

• Dans population eurasienne indigène: les génotypes les plus communs sont 1/1 (T.ramosissima) et 2/2 (T.chinensis)

• Dans l’invasion aux Etats-Unis:

- ces génotypes sont les 2ème et 3ème plus communs

- le génotype le plus commun est 1/2: un hybride de T.ramosissima et T.chinensis

- le génotype 1/2 n’a pas été détecté en Eurasie

Haplotype 1

Haplotype 2

Haplotype 7

Haplotype 12

Génotype 1/1

Génotype 2/2

Génotype 12/12

Les 2 espèces sont présentes à travers toute la Chine MAIS :

- génotype 1/1: à l’ouest de la Chine centrale

- génotype 2/2: à l’est de la Chine centrale

• En Asie, pas de barrière physique connue entre ces 2 espèces.

• L’haplotype 7 a été trouvé dans un population aux Etats-Unis: en Idaho

• Aux Etats-Unis, on a trouvé les génotypes de T.ramosissima (1/1) et T.chinensis (2/2) qui grandissaient ensemble dans 5 populations et parfois ils se développaient à moins de 2m l’un de l’autre.

Haplotype 1

Haplotype 2

Haplotype 7

Haplotype 12

Génotype 1/1

Génotype 2/2

Génotype 12/12

• L’haplotype 12 a été trouvé une seule fois en Eurasie chez une plante homozygote (12/12) en Azerbaïdjan.

• L’haplotype 7 a été trouvé en Eurasie dans la République de Georgie, au Turkménistan et au Kazakhstan.

La plus petite région indigène contenant tous les haplotypes de T.ramosissima communs aux E.U et à l’Eurasie: la république de Georgie et l’Azerbaïdjan.

• 3 haplotypes (51,53 et 55) sont connus dans d’autres espèces envahissantes (T.gallica et T.parviflora) qui sont natives de la région méditerranéenne.

Ils ont été trouvé, aux Etats-Unis, en combinaison avec les haplotypes les plus communs (1 et 2)

Il est alors possible que des combinaisons génotypiques aient commencé récemment, entres ces espèces envahissantes, en raison de la culture et des mouvements humains.

• 4 autres haplotypes trouvés aux Etats-Unis (50,54,56 et 57) sont aussi éloignés génétiquement de l’haplotype 1 et n’ont pas été trouvés dans les populatiosn indigènes de T.ramosissima et T.chinensis.

Les Tamaris sont encore vendus aux Etats-Unis: contribution à l’invasion. En effet l’haplotype 56 a été trouvé dans les T.ramosissima ‘Pink cascade’ généralement vendus et dans 2 spécimens envahissants ce qui indique bien que la contribution de ces cultures a l’invasion peut être rare mais existe.

CONCLUSION

• Nous avons été étonné de ne pas trouver l’haplotype de T.ramosissima dans la moitié est de la Chine.

• Nous avons trouvé une hybridation étendue (génotype 1/2) entre les 2 espèces T.ramosissima et T.chinensis. Cet hybride étant l’arbuste le plus commun trouvé dans l’invasion et s’étendant de la Californie à Washington en passant par l’Oklahoma.

                                                                                          

• Des hybrides moins étendus existent dans l’invasion,comportant des combinaisons de T.ramosissima et T.chinensis avec T.parviflora et T.gallica.

L’abondance d’hybrides nous aide à expliquer la problématique majeure de ces recherches.

QUE SIGNIFIENT CES RESULTATS POUR LE CONTRÔLE BIOLOGIQUE DES INVASIONS DE TAMARIS?

• Les génotypes hybrides de Tamarix aux Etats-Unis ont pu se produire il y a à peine 200 ans. Ils n’ont donc aucune histoire évolutive partagée avec des génotypes spécifiques de prédateurs ou de maladies. Ceci ne permet donc pas de trouver, pour l’instant, un agent de contrôle biologique efficace.

• Cependant les résultats rapportés ici nous permettent d’entourer une zone indigène contenant tous les haplotypes de T.ramosissima communs aux Etats-Unis et à l’Eurasie ce qui pourra aider les recherches futures sur les agents de contrôle biologiques.

On peut donc dire que les introductions multiples de Tamaris ont permis de mettre en contact des

génotypes autrefois isolés, permettant à l’hybridation de se produire. Ceci a alors changer la structure

génétique des Tamaris aux Etats-Unis.

La présence répandue de l’hybride de Tamaris dans sa population d’introduction sert d’avertissement à la

façon dont l’importation accidentelle ou intentionnelle continue de nombreuses espèces peut

inopinément changer la composition génotypique des populations indigènes et potentiellement contribuer à

une dévastation écologique des populations et des habitats.

MERCI DE VOTRE ATTENTION