Mating type evolution in fungi and analysis of genes under selection in a phytopathogenic fungus, Microbotryum

Evolution des types sexuels chez les champignons et analyse de la sélection chez un champignon phytopathogène, Microbotryum

• Auteur / Autrice : Benjamin Devier
• Direction : Tatiana Giraud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sexualité (biologie)

Mots clés libres

Anisogamie

Spécialisation

Résumé

La détection de gènes sous sélection positive entre pathogènes spécialisés sur des hôtes différents devrait permettre d'identifier les fonctions importantes impliquées dans la spécialisation. Nous avons cherché à identifier quels types de gènes étaient sous sélection positive entre espèces spécialisées sur des hôtes différents (Caryophyllaceae) du champignon phytopathogène Microbotryum. Nous avons identifié 42 gènes avec des signatures de sélection positive, avec des fonctions putatives qui peuvent potentiellement être impliquées dans la spécialisation à l'hôte. L'analyse du polymorphisme de certains de ces gènes a révélé que très peu d'entre eux présentaient des signaux de sélection positive au niveau intra-spécifique, suggérant que ces gènes ne sont pas continuellement sous sélection dans une co-évolution entre Microbotryum et ses hôtes, mais ont été impliqués probablement plutôt au moment des spécialisations des différentes espèces du complexe Microbotryum. D'autre part, nous avons effectué une recherche bibliographique sur la sélection sur l'existence et le nombre de types sexuels chez les champignons et sur les traits associés. Nous avons pu tirer des conclusions générales sur l'évolution de l'anisogamie et des types sexuels chez les eucaryotes. Nos études sur l'évolution des types sexuels chez les champignons ont montré que de nombreuses idées fausses existaient dans la littérature sur leur évolution car trop peu de liens étaient faits avec les théories existantes en biologie évolutive. Inversement, nous avons montré que les champignons pouvaient servir de bons modèles d'eucaryotes pour tester les théories existantes en biologie évolutive.

Detecting genes under positive selection between pathogens specialized on different hosts should inform us on the type of functions involved in specialization. We therefore looked for genes under positive selection between species specialized on different hosts (Caryophyllaceae) of the phytopathogen fungus Microbotryum. We identified 42 genes showing a signature of positive selection, which had putative functions potentially involved in host specialization. We then analyzed polymorphism at the intra-specific level for some of these genes under positive selection between species. Two showed signals of positive selection at the intra-specific level, suggesting that most of the genes showing signs of positive selection when comparing species are not continually under selection in the coevolution between Microbotryum and its hosts. We also studied the selection on mating types in Microbotryum and more generally in fungi. We showed that the pheromone receptor genes evolve under balancing selection in Microbotryum and other basidiomycetes. Besides, we reviewed the literature for data on the existence and the number of mating types in fungi (varying from 0 to thousands) and associated traits, which allowed drawing inferences about the existence of anisogamy and mating types in eukaryotes. Our studies on the evolution of mating types in Microbotryum and more generally in fungi showed that several wrong ideas existed in the literature, because links are lacking with the extant theories in evolutionary biology. Conversely, we showed that fungi could serve as good eukaryotic models to test theories in evolutionary biology.