Éléments transposables et adaptation locale chez les apparentés sauvages du maïs cultivé

par Natalia Martinez

Projet de thèse en Biologie

Sous la direction de Maud Tenaillon.

Thèses en préparation à Paris Saclay en cotutelle avec l'UNAM , dans le cadre de Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème , en partenariat avec Génétique Quantitative et Évolution - Le Moulon (laboratoire) , DyGAP: Dynamique du Génome et Adaptation des Plantes cultivées (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    La téosinte est le parent le plus proche au maïs cultivé et elle est particulièrement intéressant pour étudier la génomique écologique des populations parce que sa distribution couvrent une vaste gamme des conditions environnementales en devenant idéales pour chercher des évidences d'adaptation local. Nous avons choisi les deux sous-espèces qui sont les plus proches au maïs et qui se trouvent seulement au Mexique : Zea mays ssp. parviglumis, distribué dans conditionnes plus chauds et mésiques sous 1800 m d'altitude et Zea mays ssp. mexicana qui habitent à une altitude plus haut où les conditionnes sont plus sèches et froids. Nous explorerons la variabilité génomique des éléments transposables (ET). Ils sont des éléments génétiques égoïstes qui ont ou ont eu la capacité de se déplacer entre différentes régions du génome, ils constituent le ~85% du génome du maïs et contribuent à la variabilité fonctionnel du génome via inactivation génétique et modulation de la expression génique. Pour évaluer la contribution des ET en processus adaptatifs passées et présents nous prendrons insertions des ET de données de séquençage haut débit par six populations obtenues du échantillonnage stratégique sur 31 populations correspondant à deux gradients d'altitude à Mexique. Parmi ces ET nous choisirons un sus-échantillonnage lesquels semblent de être sous sélection d'accord as modélisations coalescentes, corrélations avec variables environnementales et scannes génomiques pour valeurs extrêmes de FST. Pour eux nous dessinerons des amorces pour amplifier toutes nos populations via PCR et pouvoir faire une comparaison dedans et entre gradients. Nous ferons aussi une analyse d'association entre les ET génotypés avec des caractères phénotypiques que notre équipe a déjà mesuré sur une expérience de jardin commun avec 11 populations. Comme l'histoire démographique peut gérer des résultats de fréquence similaires pour effet de la dérive génétique, nous essaierons de contrôler pour la structure des populations avec marqueurs de répétition simple (SSR) sur nos échantillons.

  • Titre traduit

    Transposable elements and local adaptation in teosintes, the closest wild relatives of maize.


  • Résumé

    Ecological population genomics in teosintes, the closest relatives of maize (Zea mays ssp. mays), proves particularly interesting because their distribution spans a wide range of environmental conditions making them ideal to search for evidence of local adaptation. We have chosen the two subspecies which are closest to maize and are found only in Mexico: Zea mays ssp. parviglumis, distributed in warmer and mesic conditions below 1800m and Zea mays ssp. mexicana, thriving in drier and cooler conditions at higher altitude. We will explore transposable element (TEs) genome variability. These selfish genetic elements have or have had the capacity to move between different regions of the genome, they constitute an ~85% of maize genome and they contribute to functional genomic variability via gene inactivation and modulation of gene expression. In order to evaluate the contribution of TEs in past and present adaptive processes in our two teosinte subspecies we will retrieve TE insertions from High Throughput Sequencing (HTS) data for 6 populations from a strategic sampling of 31 populations throughout two altitudinal gradients in Mexico. From these we shall draw a subset as candidates of being under selection by means of coalescent modeling, environmental correlation analyses and an FST outlier genome scans. For these, we will design specific primers for PCR amplification in a larger sample encompassing the whole gradient in order to perform a clinal analyses. We will also undertake an association analysis between genotyped TE candidates and phenotypic traits that our team has measured in a common garden experiment carried out with a subset of 11 populations. As demographic history can generate similar frequency patterns between populations through genetic drift, we will attempt to control for population structure by genotyping an array of simple sequence repeat markers on our sample.