Evolutionary, phylogenetic and biogeographical studies within the diploid-polyploid complex Veronica subsect. Pentasepalae (Veronica L., Plantaginaceae sensu APG IV)

• Auteur / Autrice : Nélida Maria Padilla Garcia
• Direction : Nathalie Machon, Martinez Ortega
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Evolution et écologie
• Date : Inscription en doctorat le 03/03/2015; Soutenance le 03/12/2018
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle en cotutelle avec Université de Salamanque
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)

Mots clés

Mots clés libres

Polyploïdisation

Hybridation

Veronica sous-sect. Pentasepalae

Distribution géographique des cytotypes

Différenciation écologique

Patrons phylogéographiques

Polyploidy

Hybridization

Veronica subsection Pentasepalae

Cytotype distribution patterns

Ecological differentiation

Phylogeographic patterns

Résumé

Cette thèse vise à déterminer la contribution des processus de polyploïdisation et d'hybridation dans l'histoire évolutive des espèces compris dans le groupe taxonomique Veronica sous-sect. Pentasepalae. La thèse est liée à trois disciplines principales : évolution, phylogénétique, et phylogéographie. D'abord, nous avons reconstruit une phylogénie moléculaire pour Veronica sous-sect. Pentasepalae à l'aide de méthodes de distance en utilisant marqueurs AFLPs (Amplified Fragment Length Polymorphisms) incluant tous les taxons reconnus dans la sous-section, afin de comprendre les relations phylogénétiques entre espèces et d'évaluer si elles sont monophylétiques. En outre, une révision de la taxonomie du groupe a été effectuée en utilisant une approche intégrative. Cette thèse tente également d'améliorer notre compréhension des implications de la polyploïdie dans la répartition géographique des populations végétales naturelles. C'est dans ce but que nous avons effectué la première estimation approfondie des niveaux de ploïdie dans V. sous-sect. Pentasepalae à l'échelle mondiale. La relation entre les niveaux de ploïdie et les variables environnementales a été évaluée, ainsi que le rôle de l'histoire biogéographique des espèces dans la distribution géographique des cytotypes. Notre dernier objectif est de détecter les processus biologiques et historiques qui ont façonné l'histoire évolutive de Veronica aragonensis, une espèce endémique des montagnes de la Péninsule Ibérique. Séquençage de nouvelle génération et analyses HRM (high-resolution melting) ont été utilisées pour caractériser un nouvel ensemble de microsatellites spécifiques, qui ont servi à évaluer la diversité et la structure génétiques de l’espèce, ainsi que les niveaux de flux génétique au sein des populations et entre elles. Les patrons génétiques ont été étudiés dans les trois zones de répartition de V. aragonensis (les Pyrénées, les Pré-Pyrénées et le Système Bétique) afin de vérifier si la répartition actuelle de la plante correspond à un processus de fragmentation ou à un événement de dispersion à longue distance. De plus, nous avons essayé d'identifier des populations qui auraient pu servir de refuge glaciaire à V. aragonensis pendant les glaciations du Quaternaire. Finalement, nous proposons des stratégies pour la conservation de la diversité génétique de ce taxon rare et endémique.

This thesis aims to decipher the contribution of polyploidization and hybridization processes to the evolutionary history of the species included within Veronica subsect. Pentasepalae. The thesis is related with three main disciplines: evolution, phylogenetics, and phylogeography. First, we reconstructed a molecular phylogeny for V. subsect. Pentasepalae based on distance methods using Amplified Fragment Length Polymorphisms (AFLPs) including all taxa recognized within the subsection, in order to understand the phylogenetic relationships among species, and to evaluate whether they are monophyletic. Furthermore, a revision of the taxonomy of the group was performed making use of an integrative approach. This thesis also attempts to improve our understanding of the implications of polyploidy in the geographical distribution of natural plant populations. To this aim, we performed the first ploidy screening within V. subsect. Pentasepalae at a global scale. The relationship between ploidy levels and environmental variables was evaluated using climatic variables, and the role of the biogeographical history of the species in the geographic distribution of cytotypes was also examined. Our last, but not least aim is to detect the biological and historical processes that shaped the evolutionary history of Veronica aragonensis, a mountain endemic species from the Iberian Peninsula. Next-generation sequencing and high-resolution melting analyses were used to characterize a new set of specific microsatellites, which were used to assess the genetic diversity and structure, and the levels of gene flow within and among populations. Genetic patterns were investigated in the three areas of distribution of V. aragonensis (i.e. Pyrenees, Pre-Pyrenees and Baetic System) in order to assess the relative contribution of range fragmentation vs. long-distance dispersal events for the current distribution of the species. In addition, we tried to identify populations that could have acted as glacial refugia for V. aragonensis during the Quaternary glaciations. Finally, we propose the most adequate strategies for the conservation of the genetic diversity of this rare and endemic taxon.