Eurybia et ses proches parents Oreostemma, Herrickia et Triniteurybia sont appelés le grade des eurybioïdes. Comprenant 31 espèces vivaces, ce grade appartient au clade Nord-américain de la tribu des Astereae. Les analyses moléculaires antérieures ont montré que ce groupe est à la fois paraphylétique aux Machaerantherinae et un groupe frère aux Symphyotrichinae. Les relations infragénériques partiellement résolues et faiblement supportées empêchent d’approfondir l'histoire évolutive des groupes et ce, particulièrement dans le genre principal Eurybia. Le but de cette étude est de reconstruire les relations phylogénétiques au sein des eurybioïdes autant par l'inclusion de toutes les espèces du grade que par l’utilisation de différents types de régions et de méthodes d'inférence phylogénétique. Cette étude présente des phylogénies basées sur l'ADN ribosomal nucléaire (ITS, ETS), de l'ADN chloroplastique (trnL-F, trnS-G, trnC-ycf6) et d’un locus du génome nucléaire à faible nombre de copie (CNGC4). Les données sont analysées séparément et combinées à l’aide des approches de parcimonie, bayesienne et de maximum de vraisemblance. Les données ADNnr n’ont pas permis de résoudre les relations entre les espèces polyploïdes des Eurybia. Les analyses combinées avec des loci d’ADNnr et d’ADNnr+cp ont donc été limitées à des diploïdes. Les analyses combinées ont montré une meilleure résolution et un meilleur support que les analyses séparées. La topologie de l’ADNnr+cp était la mieux résolue et supportée. La relation phylogénétique de genres appartenant au grade des eurybioïdes est comme suit : Oreostemma (Herrickia s.str. (Herrickia kingii (Eurybia (Triniteurybia - Machaerantherinae)))). Basé sur la topologie combinée de l’ADNnr+cp, nous avons effectué des analyses de biogéographie à l’aide des logiciels DIVA et LaGrange. Ces analyses ont révélé une première radiation des eurybioïdes dans l’Ouest de l’Amérique du Nord, suivi de deux migrations indépendantes dans l’Est de l’Amérique du Nord chez les Eurybia. Due au relatif manque de variabilité de l’ADNnr, l’ADNcp et CNGC4, où le triage de lignés incomplet était dominant, l'origine du grade est interprétée comme récente, possiblement du Pliocène. La diversification du groupe a été probablement favorisée par les glaciations Pléistocènes. / Eurybia and it relatives, Oreostemma, Herrickia, and Triniteurybia, are collectively called the eurybioid grade. Comprising 31 perennial species, this grade belongs to the North American clade of the tribe Astereae. Early molecular analyses had inferred that this group is paraphyletic to the Machaerantherinae and sister to the Symphyotrichinae. The partially resolved and poorly supported relationships at the infrageneric level within the group, particularly within the core genus Eurybia, is preventing further insights into the evolutionary history of the group. The aim of this study is to reconstruct the phylogenetic relationships among the eurybioids by including all species of the grade and by using both different types of regions and multiple phylogenetic inference methods. The present study provides phylogenies based on nuclear ribosomal DNA (ITS, ETS), chloroplastic DNA (trnL-F, trnS-G, trnC-ycf6), and a low-copy nuclear locus (CNGC4), in separate and combined datasets analyzed using maximum parsimony, Bayesian and maximum likelihood approaches. In a separate analysis of the nrDNA dataset, the relationships of polyploids in Eurybia proved to be impossible to resolve. The nrDNA and nr+cpDNA combined analyses therefore were restricted to diploids. The combined analyses provided greater resolution and support than separate analyses. The nr+cpDNA phylogeny was the best resolved and supported. The phylogenetic relationship of genera belonging to the eurybioid grade is as follows: Oreostemma (Herrickia s.str. (Herrickia kingii (Eurybia (Triniteurybia – Machaerantherinae)))). Based on the nr+ cpDNA combined topology, we performed biogeographical analyses using DIVA and LaGrange. These analyses revealed an initial radiation of the eurybioids in western North America, with two independent migrations to eastern North America within Eurybia. Based on the relative lack of variation in nrDNA, cpDNA and CNGC4, where incomplete lineage sorting was dominant, the origin of the grade is interpreted as recent, probably from the Pliocene. Diversification of the group was probably favored by the Pleistocene glaciations.

Eurybia et ses proches parents Oreostemma, Herrickia et Triniteurybia sont appelés le grade des eurybioïdes. Comprenant 31 espèces vivaces, ce grade appartient au clade Nord-américain de la tribu des Astereae. Les analyses moléculaires antérieures ont montré que ce groupe est à la fois paraphylétique aux Machaerantherinae et un groupe frère aux Symphyotrichinae. Les relations infragénériques partiellement résolues et faiblement supportées empêchent d’approfondir l'histoire évolutive des groupes et ce, particulièrement dans le genre principal Eurybia. Le but de cette étude est de reconstruire les relations phylogénétiques au sein des eurybioïdes autant par l'inclusion de toutes les espèces du grade que par l’utilisation de différents types de régions et de méthodes d'inférence phylogénétique. Cette étude présente des phylogénies basées sur l'ADN ribosomal nucléaire (ITS, ETS), de l'ADN chloroplastique (trnL-F, trnS-G, trnC-ycf6) et d’un locus du génome nucléaire à faible nombre de copie (CNGC4). Les données sont analysées séparément et combinées à l’aide des approches de parcimonie, bayesienne et de maximum de vraisemblance. Les données ADNnr n’ont pas permis de résoudre les relations entre les espèces polyploïdes des Eurybia. Les analyses combinées avec des loci d’ADNnr et d’ADNnr+cp ont donc été limitées à des diploïdes. Les analyses combinées ont montré une meilleure résolution et un meilleur support que les analyses séparées. La topologie de l’ADNnr+cp était la mieux résolue et supportée. La relation phylogénétique de genres appartenant au grade des eurybioïdes est comme suit : Oreostemma (Herrickia s.str. (Herrickia kingii (Eurybia (Triniteurybia - Machaerantherinae)))). Basé sur la topologie combinée de l’ADNnr+cp, nous avons effectué des analyses de biogéographie à l’aide des logiciels DIVA et LaGrange. Ces analyses ont révélé une première radiation des eurybioïdes dans l’Ouest de l’Amérique du Nord, suivi de deux migrations indépendantes dans l’Est de l’Amérique du Nord chez les Eurybia. Due au relatif manque de variabilité de l’ADNnr, l’ADNcp et CNGC4, où le triage de lignés incomplet était dominant, l'origine du grade est interprétée comme récente, possiblement du Pliocène. La diversification du groupe a été probablement favorisée par les glaciations Pléistocènes. / Eurybia and it relatives, Oreostemma, Herrickia, and Triniteurybia, are collectively called the eurybioid grade. Comprising 31 perennial species, this grade belongs to the North American clade of the tribe Astereae. Early molecular analyses had inferred that this group is paraphyletic to the Machaerantherinae and sister to the Symphyotrichinae. The partially resolved and poorly supported relationships at the infrageneric level within the group, particularly within the core genus Eurybia, is preventing further insights into the evolutionary history of the group. The aim of this study is to reconstruct the phylogenetic relationships among the eurybioids by including all species of the grade and by using both different types of regions and multiple phylogenetic inference methods. The present study provides phylogenies based on nuclear ribosomal DNA (ITS, ETS), chloroplastic DNA (trnL-F, trnS-G, trnC-ycf6), and a low-copy nuclear locus (CNGC4), in separate and combined datasets analyzed using maximum parsimony, Bayesian and maximum likelihood approaches. In a separate analysis of the nrDNA dataset, the relationships of polyploids in Eurybia proved to be impossible to resolve. The nrDNA and nr+cpDNA combined analyses therefore were restricted to diploids. The combined analyses provided greater resolution and support than separate analyses. The nr+cpDNA phylogeny was the best resolved and supported. The phylogenetic relationship of genera belonging to the eurybioid grade is as follows: Oreostemma (Herrickia s.str. (Herrickia kingii (Eurybia (Triniteurybia – Machaerantherinae)))). Based on the nr+ cpDNA combined topology, we performed biogeographical analyses using DIVA and LaGrange. These analyses revealed an initial radiation of the eurybioids in western North America, with two independent migrations to eastern North America within Eurybia. Based on the relative lack of variation in nrDNA, cpDNA and CNGC4, where incomplete lineage sorting was dominant, the origin of the grade is interpreted as recent, probably from the Pliocene. Diversification of the group was probably favored by the Pleistocene glaciations.

Cyclic nucleotide-gated channels (CNGCs) are non-selective cation channels that were first identified in vertebrate photosensory and olfactory neurons. Although the physiological roles and biophysical properties of animal CNGCs have been well studied, much less is known about these channels in plants. The Arabidopsis genome encodes twenty putative CNGC subunits that are postulated to form channel complexes that mediate various physiological processes involving abiotic and biotic stress responses, ion homeostasis and development. The identification of Arabidopsis autoimmune CNGC mutants, such as defense no death class (dnd1 and dnd2), and the constitutive expressor of pathogenesis related genes 22 (cpr22) implicate AtCNGC2, 4, 11 and 12 in plant immunity. Here, I present a comprehensive study of the molecular mechanisms involved in CNGC-mediated signaling pathways with emphasis on pathogen defense. Previously, a forward genetics approach aimed to identify suppressor mutants of the rare gain-of-function autoimmune mutant, cpr22, identified key residues that are important for CNGC subunit interactions and channel function. First, I present a structure-function analysis of one of these suppressor mutants (S58) that revealed a key residue in the cyclic nucleotide binding domain involved in the stable regulation of CNGCs. Second, I present a new suppressor screen using AtCNGC2 T-DNA knockout mutants that specifically aimed to identify novel downstream components of CNGC-mediated pathogen defense signaling. In this screen, I successfully isolated and characterized the novel Arabidopsis mutant, repressor of defense no death 1 (rdd1), and expanded this study to demonstrate its involvement in AtCNGC2 and AtCNGC4-mediated signal transduction. Additionally, I demonstrated for the first time, the physical interaction of AtCNGC2 and AtCNGC4 subunits in planta. The findings presented in this thesis broaden our current knowledge of CNGCs in plants, and provide a new foundation for future elucidation of the structure-function relationships and signal transduction mediated by these channels.

Cyclic nucleotide-gated channels (CNGCs) are non-selective cation channels that were first identified in vertebrate photosensory and olfactory neurons. Although the physiological roles and biophysical properties of animal CNGCs have been well studied, much less is known about these channels in plants. The Arabidopsis genome encodes twenty putative CNGC subunits that are postulated to form channel complexes that mediate various physiological processes involving abiotic and biotic stress responses, ion homeostasis and development. The identification of Arabidopsis autoimmune CNGC mutants, such as defense no death class (dnd1 and dnd2), and the constitutive expressor of pathogenesis related genes 22 (cpr22) implicate AtCNGC2, 4, 11 and 12 in plant immunity. Here, I present a comprehensive study of the molecular mechanisms involved in CNGC-mediated signaling pathways with emphasis on pathogen defense. Previously, a forward genetics approach aimed to identify suppressor mutants of the rare gain-of-function autoimmune mutant, cpr22, identified key residues that are important for CNGC subunit interactions and channel function. First, I present a structure-function analysis of one of these suppressor mutants (S58) that revealed a key residue in the cyclic nucleotide binding domain involved in the stable regulation of CNGCs. Second, I present a new suppressor screen using AtCNGC2 T-DNA knockout mutants that specifically aimed to identify novel downstream components of CNGC-mediated pathogen defense signaling. In this screen, I successfully isolated and characterized the novel Arabidopsis mutant, repressor of defense no death 1 (rdd1), and expanded this study to demonstrate its involvement in AtCNGC2 and AtCNGC4-mediated signal transduction. Additionally, I demonstrated for the first time, the physical interaction of AtCNGC2 and AtCNGC4 subunits in planta. The findings presented in this thesis broaden our current knowledge of CNGCs in plants, and provide a new foundation for future elucidation of the structure-function relationships and signal transduction mediated by these channels.