Allochthone Wasserfrösche haben in Deutschland und vielen anderen Ländern Europas zu Faunenverfälschungen geführt. Sie konkurrieren mit einheimischen Tieren und stellen aus genetischer Sicht eine Bedrohung der Bestände dar. In dieser Arbeit wurden die Genotypen von 447 Wasserfroschproben aus Deutschland sowie 460 aus anderen Teilen Europas untersucht. Im Gesamtdatensatz konnten 56 ITS2- und 65 ND3-Genotypen nachgewiesen werden. Unter den 20 in Deutschland gefunden ITS2-Allelen wurden zwei Rana ridibunda-ähnliche Genotypen als autochthon und fünf als allochthon erkannt (Häufigkeit 7 %), der Status weiterer fünf ITS2-Allele war nicht klar zu belegen. Unter den 14 mitochondrialen Genotypen der R. ridibunda-Gruppe befanden sich drei autochthone, zehn allochthone (Häufigkeit 18 %) sowie eine Variante mit unklarem Status. Allochthone Genommerkmale wurden vor allem in Südwestdeutschland entlang des Rheins und im Ruhrtal nachgewiesen. Im Raum Karlsruhe konnte ein mitochondrialer Genotyp mit hohem Anteil festgestellt werden, der typisch für eine bisher nur aus Italien bekannte Art ist (R. bergeri). Da allochthone ITS2-Allele häufig heterozygot mit autochthonen Varianten auftreten, gibt es eindeutige Hinweise auf Hybridisierungen zwischen einheimischen und eingeschleppten Wasserfröschen. Aufzuchtsexperimente zeigten keine reduzierte Überlebenswahrscheinlichkeit von F1-Hybriden aus Kreuzungen zwischen autochthonen R. ridibunda und allochthonen R. cf. ridibunda aus Anatolien. Um die Rolle allochthoner Wasserfrösche bei der Verbreitung von Krankheitserregern beurteilen zu können, wurden Nachweistests für die Amphibien-Chytridiomykose durchgeführt. Die Nachweistests ergaben eine Prävalenz des Erregers (Batrachochytrium dendrobatidis) von 6,3 % unter deutschen Proben. Da die Chytridiomykose überwiegend in Populationen auftrat, in denen auch allochthone Wasserfrösche vorkamen, wird ein Zusammenhang zwischen Einschleppungsereignissen und dem Auftreten des Erregers vermutet. / Allochthonous water frogs have been introduced into Germany and other European countries. They compete with autochthonous water frogs and threaten the genetic integrity of native populations. In the present work the genotypes of 447 water frogs collected in Germany as well as 460 samples from various European countries have been determined and compared. In the complete dataset 56 ITS2- and 65 ND3-genotypes were identified. Among the 20 ITS2-alleles found in Germany, two indigenous and five introduced Rana ridibunda-like genotypes (relative frequency 7%) occurred. Five R. ridibunda alleles could not assigned as either indigenous or exotic. Among the 14 mitochondrial genotypes of the R. ridibunda-group three autochthonous and ten introduced (relative frequency 18%) variants could be identified, whereas the status of one mt-genotype remained unclear. Exotic alleles were mainly found in southwest Germany along the river Rhine and along the Ruhr in the Ruhr area. The wide distribution of a mitochondrial genotype previously known from Italian water frogs (R. bergeri) was ascertained in the region surrounding Karlsruhe. Allochthonous ITS2-alleles often occur heterozygously combined with autochthonous alleles. This is a strong evidence for cases of hybridisations between indigenous and introduced water frogs. Crossing experiments between autochthonous R. ridibunda and Anatolian water frogs (R. cf. ridibunda) revealed no reduced viability among the F1-hybrids. To evaluate the possible role of introduced water frogs on the dispersal of infectious diseases, detection tests of the amphibians-chytridiomycosis were carried out. The detection tests for its pathogen, Batrachochytrium dendrobatidis, on the tissue samples collected in Germany showed a prevalence of 6.3%. Most of the infected frogs were found in populations influenced by non-native water frogs. This points towards a possible relationship between introduction events and the occurrence of the pathogen.

La typologie des stations forestières a été réalisée avec succès dans plusieurs petites régions écologiques de Nord-Est. Celles-ci ont toutes en commun d'avoir conservé des forêts dans leur ensemble très "naturelles". Le but essentiel de cette étude est la définition des stations forestières en milieu fortement artificialisé. Le massif de Haguenau (Bas-Rhin) a subi en effet une forte pression anthropique, traduite surtout par l'extension récente du pin sylvestre, accompagnée d'une intensification de la sylviculture: coupes à blanc, labour à la régénération, plantation d'un sous-étage de hêtre. Il nous fallait donc: - déterminer si l'enrésinement permet encore la définition des types stationnels et dans quelle mesure il modifie les types de station préexistants - à partir de cette typologie, étudier la place à impartir aux différentes essences sur la base de leurs performances de croissance et de leur qualité technologique. La méthode employée est celle développée au niveau national pour la typologie des stations forestières françaises par l'INRA de Nancy. L'inventaire vise à établir sur une base phytosociologique les unités de végétation et leurs principales caractéristiques écologiques. Nous avons tout d'abord, à l'occasion de cette étude, apporté une contribution méthodologique sur plusieurs points: - L'existence, particulièrement nette en milieu forestier de plaine, d'unités de végétation intermédiaires entre plusieurs types nous a amené à nous placer dans un cadre conceptuel nouveau pour la typologie des stations, les ensembles valués (ou ensembles flous). Ceux-ci permettent de quantifier l'appartenance d'un élément (relevé) à un ensemble (type de station) au sein d'un référentiel donné. L'application de ce concept dans un programme de classification automatique valuée nous a permis de distinguer les relevés centraux de nos types de station et les relevés intermédiaires entre plusieurs types. Cette théorie, susceptible d'applications à de nombreux autres domaines de l'écologie, permet d'aborder avec plus d'objectivité le problème des limites entre unités de végétation, que ce soit au niveau concret des communautés végétales ou au niveau abstrait des types de végétation. - L'analyse factorielle des correspondances, avec les variables floristiques en éléments principaux et les variables écologiques en éléments supplémentaires, reste l'outil de base de notre étude. La projection en variables supplémentaires des variables floristiques prenant en compte l'abondance-dominance nous a montré la concordance entre les optimums de présence et d'abondance-dominance pour la presque totalité des espèces. - Nous avons aussi expérimenté avec succès une procédure rapide et pratique de construction directe du tableau phytosociologique à partir des données brutes. Ces résultats s'insèrent dans une vue plus globale qui, tenant compte d'une part de la quantité croissante de données collectées lors des études phytosociologiques, d'autre part du développement constant des capacités de calcul des ordinateurs, nous pousse à expérimenter et appliquer de nouvelles procédures d'analyses automatiques des données. Nous avons ainsi défini neuf types de station regroupant, avec les types de station rares du massif, un total de vingt unités phyto-écologiques. Ces unités s'articulent autour de trois pôles: les aunaies-frênaies de l'Alno-Padion (1 type de station), les chênaies du Carpinion (4 types de station), les pineraies du Quercion (4 types de station). La division entre Alno-Padion et Carpinion d'une part et Quercion d'autre part, correspond relativement bien à la division géologique du massif entre substrats marneux oligocènes et loessiques d'une part et sableux d'autre part. Ces neuf types de station, parfaitement révélés par leur flore, s'ordonnent selon un gradient de richesse chimique du milieu. Mais l'hydromorphie nous a amené à distinguer au sein du Quercion des variantes sèche et fraîche dans chaque type de station. Cette distinction a soulevé deux problèmes, concernant l'un la valeur indicatrice de la végétation, l'autre l'interprétation des profils pédologiques. - La végétation ne permet pas de distinguer les variantes hydromorphes des variantes sèches. Certaines espèces, au premier rang desquelles Molinia caerulea, ne semblent pas avoir le comportement synécologique qu'on leur attribue généralement. En effet, la molinie atteint une forte fréquence de présence sur sols secs, identique ou supérieure à celle qu'elle a dans les types de station hydromorphes. Ce résultat souligne la nécessité d'études autécologiques plus poussées sur cette espèce. Nos unités ont dû alors être définies sur une base pédologique mais un autre problème s'est alors posé: - l'hydromorphie peut passer totalement inaperçue en milieu très pauvre tel celui des sables de Haguenau (appauvris en fer en particulier). Les podzols humo-ferrugineux secs décrits par certains auteurs dans le massif sont en fait des podzols hydromorphes. La distinction est importante, comme le prouvent s'il en était nécessaire les différences de productivité enregistrées dans ces différents milieux. Nous avons été amenés à suivre le niveau des nappes qui reste donc le seul critère fiable d'appréciation de l'hydromorphie. La typologie montre en tout cas qu'il a été tout à fait possible de définir des types de station indépendamment de l'enrésinement. Nos types stationnels correspondent en effet indifféremment à des faciès de chênaies, chênaies-pineraies, pineraies éventuellement naturelles ou à coup sûr artificielles. Est-ce à dire que l'enrésinement n'a aucun impact important sur le milieu haguenovien ? Notre étude n'est pas dirigée directement vers l'étude de la dynamique de la végétation, mais plusieurs constatations peuvent en être tirées. Le pin sylvestre, dont on ne peut pas garantir l'indigénat, est cependant certainement très anciennement implanté dans certaines stations, comme nous le montrent nos analyses palynologiques de sols, encore en cours actuellement. Or, sur ces stations, comme sur celles répertoriées par le service forestier local comme étant éventuellement des stations à pin sylvestre naturel (donc ayant été en tout cas régénérées avant 1871, date à laquelle les forestiers allemands ont pratiqué les premiers reboisements artificiels connus), nous avons toujours observé, en conditions drainées, des sols peu évolués de type intergrade entre les sols bruns ocreux et les sols ocres podzoliques. La podzolisation y est marquée par la seule migration de l'aluminium. Plusieurs indices (archéologiques surtout) laissent à penser que le peuplement originel était une lande ou une pineraie très claire à callune, à potentialités dégradantes plus fortes encore que le peuplement actuel. L'évolution des milieux suite à l'enrésinement ne semble donc pas prendre à Haguenau les voies de dégradation rapide constatées dans d'autres régions. Les mécanismes de la pédogénèse restent à élucider pour ce type de sol et dans cette région. L'impact de la sylviculture se manifeste cependant dans une unité de végétation particulière, les pineraies à robinier (unité n°2330) où les modifications de la flore et du milieu sont bien liées ici à l'introduction du robinier. Quelles sont les conclusions pratiques, pour la gestion forestière, de notre typologie? L'étude des potentialités sylvicoles, menée parallèlement à l'inventaire des milieux, par mesure de la hauteur dominante, de l'accroissement moyen annuel sur le rayon, du couple de torsion et, pour les chênes, de l'infradensité nous permet de préciser les aptitudes de chaque type de station. Le pin sylvestre, qui montre un accroissement constant de ses performances des milieux les plus pauvres aux plus riches et une diminution de la dureté du bois pourrait donc théoriquement être largement étendu, jusqu'au type de station 2400. Un caractère défavorable apparaît cependant dans les milieux les plus riches, l'accroissement de la proportion de bois d'aubier. Notons que sur les stations sableuses sèches (3310) la productivité tombe au plus bas, comme d'ailleurs pour toutes les autres essences. Le pin sylvestre ne constitue donc qu'un pis-aller, en l'absence d'essence permettant de mieux valoriser ces zones. Le chêne pédonculé reste la vocation des types de station n°2200 et n°2300.Il est par contre à proscrire de toutes les stations du Quercion, que ce soit sur sols secs ou hydromorphes. Seules les zones hygro-acidophiles (type de station n° 2400) peuvent lui assurer une alimentation hydrique suffisante pour égaler le chêne sessile. Au sein du Carpinion, les zones à hydromorphie temporaire et pauvres (unité 2420) sont aussi à proscrire. Le chêne sessile peut parfaitement remplacer le pin sylvestre dans les types de station 2400 et 3100. Mais il est à exclure des zones plus engorgées (types de station 2200, 2300, 2430). Son bois est presque toujours plus dur que celui du pédonculé. Notre étude des liaisons station-production et station-qualité du bois s'est trouvé confrontée à des problèmes nouveaux, tel la forte corrélation de tous les paramètres, dont la densité et le couple de torsion, avec l'âge. De façon plus générale, ces études de liaisons station-production nécessitent des connaissances et une méthodologie que les dendrométriciens classiques ne peuvent encore fournir. Il y a là un champ de recherches à explorer. La nécessité de distinguer chêne sessile et chêne pédonculé nous a conduit à étudier la morphologie des deux espèces dans une zone test du massif sensée renfermer, à côté d'individus typiques, de nombreux arbres intermédiaires. Or, une approche objective du problème, dans le cadre à nouveau des ensembles valués, nous a permis de montrer que les "hybrides" morphologiques sont en fait fort rares. L'analyse discriminante nous permet de rattacher sans erreur tous nos arbres à l'une ou l'autre des deux espèces. Cette dichotomie morphologique est-elle le reflet d'une séparation génétique? Il serait nécessaire pour répondre à cette question fondamentale de s'intéresser à des marqueurs plus directement liés à l'expression du génome. Les données bibliographiques incluses en individus supplémentaires lors des analyses floristiques, concernant les forêts, proches, de Brumath et du Herrewald, ne se séparent pas de nos types de station. Notre étude peut donc s'appliquer à l'ensemble de la petite région écologique des alluvions vosgiennes du Nord de la plaine d'Alsace que nous avons définie.

Species identifications have been historically difficult in the economically important spruce budworm (Choristoneura fumiferana) pest complex. Morphological, ecological, behavioural, and genetic characters have been studied to try to understand the taxonomy of this group, but diagnostic character states differ in frequency rather than being complete replacements between each species. I developed a morphology-based character system that focuses on forewing colour components (Chapter 2), as well as eight simple sequence repeats (SSRs, also referred to as microsatellite markers) (Chapter 3). I tested these along with a 470 bp region of COI mitochondrial DNA (mtDNA) (Chapter 2, 4) to determine their congruence with putative species that were identified by adaptive traits (larval host plant, length of larval diapause, larval and adult morphology, pheromone attraction, distribution). The morphometrics system was effective for identification of the five species tested, with only slight overlap between C. fumiferana and C. biennis. MtDNA distinguished C. fumiferana and C. pinus pinus, but the remaining species shared haplotypes. SSRs distinguished four species (C. fumiferana, C. pinus pinus, C. retiniana, C. lambertiana) but the remaining four species that were included in this survey (Chapter 4) remained mixed within two populations. There was evidence for hybridization between several species pairs. I also conducted a detailed study (Chapter 5) in Cypress Hills, an isolated remnant coniferous forest in western Canada, where identifying individuals from the Choristoneura fumiferana complex has been impossible due to the unusual ecogeographic characteristics of the area. I integrated data on behaviour, ecology, morphology, mtDNA, and SSRs, comparing Cypress Hills populations to those from other regions of North America to determine which species they resembled most. I delimited at least three populations, resembling C. fumiferana, C. occidentalis and C. lambertiana. Adult flight phenology, along with pheromone attraction, were identified as major isolating mechanisms between these populations. My studies highlighted the importance of integrative taxonomy for understanding species boundaries. Their patterns of differentiation suggest that spruce budworm species have recently diverged via natural selection in spite of some gene flow. Overall, this work is intended to contribute to more accurate identification of specimens and a better understanding of the evolutionary processes that drive speciation. / Systematics and Evolution

This thesis focuses on phylogenetic relationships among some of the major lineages in Silene subgenus Behenantha (Caryophyllaceae) using DNA sequences from multiple, potentially unlinked gene regions from a large taxonomic and geographic sample. Both traditional phylogenetic analyses and a strategy to infer species trees and gene trees in a joint approach are used. A new strategy to optimize species classifications, based on the likelihoods of the observed gene trees, is presented. Silene latifolia, S. dioica and the other dioecious species previously classified in section Elisanthe are not closely related to the type of the section (S. noctiflora). The correct name for the group of dioecious species is section Melandrium. The chloroplast DNA data presented indicate a geographic, rather than a taxonomic, structure in section Melandrium. The nuclear genes investigated correlate more to the current taxonomy, although hybridization has likely been influencing the relationships within section Melandrium. Incongruence between different parts of the gene SlXY1 in two Silene lineages is investigated, using phylogenetic methods and a novel probabilistic, multiple primer-pair PCR approach. The incongruence is best explained by ancient hybridization and recombination events. A survey of mitochondrial substitution rate variation in Sileneae is presented. Silene section Conoimorpha, S. noctiflora and the closely related S. turkestanica have elevated synonymous substitution rates in the mitochondrial genes investigated. Morphological and phylogenetic data reject that the Californian S. multinervia should be treated as a synonym to the Asian S. coniflora, as has previously been suggested. Furthermore, none of the genes investigated, or a chromosome count, support the inclusion of S. multinervia in section Conoimorpha. Data from multiple genes suggest that S. noctiflora and S. turkestanica form a sister group to section Conoimorpha. The calyx nervature, which is a potential synapomorphy for S. multinervia and section Conoimorpha, may be explained either by parallelism or by sorting effects.

No description available.

Les conséquences des flux de gènes et de l'introgression entre les cultures transgéniques et leurs apparentés sauvages sont encore au cœur des débats associés à la commercialisation des plantes génétiquement modifiées. J'ai développé mon étude sur les conséquences écologiques et évolutives du flux de gènes entre le colza (Brassica napus) et ses apparentés, la moutarde brune sauvage (B. juncea) et la ravenelle (Raphanus raphanistrum), en réalisant une série d'expériences en serre, au jardin et au champ à Beijing et à Dijon. En premier, j'ai présenté une revue synthétique de la littérature publiée sur les flux de gènes et ses effets sur la fitness chez les Brassicées. En second, j'ai cherché à mettre en évidence le rôle de la taille des semences hybrides entre du colza transgénique Bt et la moutarde. La petite taille des semences a réduit les capacités de croissance et de reproduction, mais l'effet sur la fitness était variable en fonction des fonds génétiques ou spécifiques. Les rétrocroisements sur le colza étaient plus faciles et productifs que pour les autres types de descendants. La plupart de ces plantes avait une morphologie de colza. Liée à la résistance à l'herbicide, cette caractéristique pourrait permettre aux descendants de survivre dans les champs et de disséminer les transgènes aux repousses et aux autres colzas, ce qui serait peut être plus gênant que de voir l'introgression réelle dans le génome du parent sauvage. Troisièmement, j'ai simulé le phénomène d'herbivorie chez la moutarde pour étudier la compétition entre des plantes résistantes et des plantes sensibles indépendamment des problèmes de fitness des hybrides interspécifiques. Les plantes résistantes ont un avantage compétitif évident sous la pression d'herbivorie, et cet avantage est exacerbé sous des conditions difficiles telles que de faibles ressources du milieu et l'intensité de l'herbivorie. L'utilisation d'insectes pour attaquer des populations mixtes composées de rétrocroisements sensibles et Bt-résistants aux insectes a confirmé ce résultat et a montré que le transgène n'avait pas de coût en l'absence d'insectes. La productivité totale des populations a augmenté avec la proportion de plantes résistantes. Quatrièmement, des populations de ravenelles ont été échantillonnées dans quatre régions éloignées entre elles, dont une ayant une longue histoire de coexistence avec le colza et donc ayant plus de chance d'avoir été soumise à l'hybridation interspécifique avec le colza. J'ai interprété la divergence des traits et leur polymorphisme dans le cadre d'une hypothèse d'introgression stabilisée en opposition au simple hasard, bien que les différences avec les autres populations n'étaient pas assez marquées pour faire sortir ces populations du domaine de variation décrit pour les ravenelles. Ces études soulignent plusieurs facteurs qui peuvent accroître le risque des flux de transgènes et l'introgression entre les cultures génétiquement modifiées et leurs apparentés sauvages, et cela doit être pris en compte dans les procédures d'évaluation des risques de l'usage de ces plantes. A savoir : la morphologie cultivée qui rend confuse l'identification des introgressants dans le cadre de la bio-surveillance, les petites semences hybrides avec une dormance et une dispersion supérieures, et l'intensité de l'herbivorie et de la compétition qui exacerbe l'avantage adaptatif des plantes transgéniques résistantes aux insectes. Cependant, l'hypothèse de la formation de " super mauvaises herbes " ne semble pas justifiée.

Les invasions biologiques sont reconnues comme un facteur évolutif important sur une échelle de temps courte. Elles affectent notamment la structure génétique des populations, les patrons d'évolution phénotypique et la richesse des faunes de parasites associées aux populations envahissantes. Cette étude se propose de quantifier les conséquences d'une invasion biologique suivant ces trois niveaux (génétique, phénotypique et parasitologique) en prenant pour exemple le cas du tilapia du Mozambique Oreochromis mossambicus. Ce cichlidé africain présente un statut remarquable en biologie de la conservation puisqu'il est à la fois (i) l'une des espèces les plus envahissantes au monde car dispersée à l'échelle globale au cours du XXème siècle et (ii) une espèce " quasi-menacée " (UICN) sur son aire native (partie du sud-est de l'Afrique) du fait de son hybridation massive avec d'autres Oreochromis sp. introduits. La démarche générale employée ici est de décrire l'histoire récente des populations à l'aide de marqueurs nucléaires (AFLP) et des séquences de l'ADN mitochondrial (ADNmt), puis de mettre en relation ces résultats génétiques avec la diversité morphologique et la parasitologie des populations. Deux systèmes différents ont été étudiés : Au sein de l'aire native, l'étude se focalise sur le Limpopo inférieur et le sous-bassin de la Changane (Mozambique). Des patrons d'introgression incluant trois espèces en présence sont détectés, mais les hybrides sont peu fréquents et leur expansion limitée. Ces résultats sont de plutôt bonne augure pour la conservation d'O. mossambicus et ils permettent d'identifier deux zones de conservation prioritaires. L'étude des parasites indique une plus grande diversité parasitaire mais de faibles prévalences dans les sites de moindre valeur en conservation, ce qui pourrait favoriser le succès des espèces introduites et de leurs hybrides. Parmi les territoires envahis, les AFLP et l'ADNmt soutiennent une homogénéité générale et une diversité génétique faible, qui sont interprétées comme le résultat d'un fort goulot d'étranglement précédant l'expansion à l'échelle mondiale. Une structure des populations en lien avec la géographie à large échelle (Nouvelle-Calédonie, Guadeloupe, Jamaïque) est cependant détectée. La variation de la forme du corps est également structurée à large échelle géographique, ce en dépit des fortes variations environnementales enregistrées à l'échelle locale. Cela suggère un effet des contraintes génétiques sur la diversification morphologique contemporaine. L'absence de parasites monogènes sur les populations introduites en Nouvelle-Calédonie peut être mise en relation avec un évènement fondateur, et est proposé comme l'un des facteurs ayant pu favoriser le succès de l'espèce. En conclusion, une faible diversité génétique ne contraint vraisemblablement pas un potentiel envahissant élevé et une diversification rapide chez les tilapias.

Durant anys, el principal mètode de gestió de les poblacions de truita comuna (Salmo trutta L.) ha estat la repoblació amb exemplars exògens. El seguiment genètic de les poblacions de truita comuna dels Pirineus orientals, realitzat en aquest tesi, indica que els al.lels procedents d'aquestes repoblacions estan conduint a una homogeneització de les poblacions naturals i a la pèrdua de la seva història evolutiva. D'aquí la importància de la detecció de la introgressió en el desenvolupament de noves estratègies de gestió i conservació de les poblacions d'aquesta espècie. En aquest treball, s'ha avaluat l'eficàcia de diferents marcadors i mètodes que ens ofereix la genètica de poblacions en la detecció de la introgressió present a les poblacions naturals. Alhora que s'ha analizat la influència que han tingut les reserves genètiques, aplicades amb posterioritat a les repoblacions, i que intenten equilibrar l'explotació i la conservació dels recursos genètics de les poblacions natives. / For many years, the primary strategy to maintain or increase brown trout (Salmo trutta L.) population size has been stocking with exogenous individuals. Results on genetic monitoring of brown trout populations in the eastern Pyrenees, carried out in this thesis, indicates that hatchery alleles are diluting native gene pools, leading to a genetic homogenization of native populations and the loss of evolutionary history of this specie. In this context, it is very important the continuous monitoting of the levels of introgression in wild populations to properly develop management and conservation strategies for populations of this specie. In this work, the efficiency of different genetic markers and methods for detecting introgression in natural populations has been evaluated. Moreover, we evaluated the influence of the new management approaches, genetic refuges, aimed to avoid introgression and preserve native genetic diversity remaining in wild populations.

Les conséquences des flux de gènes et de l’introgression entre les cultures transgéniques et leurs apparentés sauvages sont encore au cœur des débats associés à la commercialisation des plantes génétiquement modifiées. J’ai développé mon étude sur les conséquences écologiques et évolutives du flux de gènes entre le colza (Brassica napus) et ses apparentés, la moutarde brune sauvage (B. juncea) et la ravenelle (Raphanus raphanistrum), en réalisant une série d’expériences en serre, au jardin et au champ à Beijing et à Dijon. En premier, j’ai présenté une revue synthétique de la littérature publiée sur les flux de gènes et ses effets sur la fitness chez les Brassicées. En second, j’ai cherché à mettre en évidence le rôle de la taille des semences hybrides entre du colza transgénique Bt et la moutarde. La petite taille des semences a réduit les capacités de croissance et de reproduction, mais l’effet sur la fitness était variable en fonction des fonds génétiques ou spécifiques. Les rétrocroisements sur le colza étaient plus faciles et productifs que pour les autres types de descendants. La plupart de ces plantes avait une morphologie de colza. Liée à la résistance à l’herbicide, cette caractéristique pourrait permettre aux descendants de survivre dans les champs et de disséminer les transgènes aux repousses et aux autres colzas, ce qui serait peut être plus gênant que de voir l’introgression réelle dans le génome du parent sauvage. Troisièmement, j’ai simulé le phénomène d’herbivorie chez la moutarde pour étudier la compétition entre des plantes résistantes et des plantes sensibles indépendamment des problèmes de fitness des hybrides interspécifiques. Les plantes résistantes ont un avantage compétitif évident sous la pression d’herbivorie, et cet avantage est exacerbé sous des conditions difficiles telles que de faibles ressources du milieu et l’intensité de l’herbivorie. L’utilisation d’insectes pour attaquer des populations mixtes composées de rétrocroisements sensibles et Bt-résistants aux insectes a confirmé ce résultat et a montré que le transgène n’avait pas de coût en l’absence d’insectes. La productivité totale des populations a augmenté avec la proportion de plantes résistantes. Quatrièmement, des populations de ravenelles ont été échantillonnées dans quatre régions éloignées entre elles, dont une ayant une longue histoire de coexistence avec le colza et donc ayant plus de chance d’avoir été soumise à l’hybridation interspécifique avec le colza. J’ai interprété la divergence des traits et leur polymorphisme dans le cadre d’une hypothèse d’introgression stabilisée en opposition au simple hasard, bien que les différences avec les autres populations n’étaient pas assez marquées pour faire sortir ces populations du domaine de variation décrit pour les ravenelles. Ces études soulignent plusieurs facteurs qui peuvent accroître le risque des flux de transgènes et l’introgression entre les cultures génétiquement modifiées et leurs apparentés sauvages, et cela doit être pris en compte dans les procédures d’évaluation des risques de l’usage de ces plantes. A savoir : la morphologie cultivée qui rend confuse l’identification des introgressants dans le cadre de la bio-surveillance, les petites semences hybrides avec une dormance et une dispersion supérieures, et l’intensité de l’herbivorie et de la compétition qui exacerbe l’avantage adaptatif des plantes transgéniques résistantes aux insectes. Cependant, l’hypothèse de la formation de « super mauvaises herbes » ne semble pas justifiée. / In the framework of commercial release for transgenic crops with novel traits, consequences of gene flow and introgression are still one main concern. I explored the ecological and evolutionary consequences of gene flow between oilseed rape (Brassica napus) and its wild relatives, brown mustard (B. juncea) and wild radish (Raphanus raphanistrum), through several experiments carried out in greenhouse, common garden and field in Beijing and Dijon. First, I revised a comprehensive review of the literature about gene flow and its effect on plant fitness in the Brassiceae. Second, I investigated the effects on gene flow of seed size of hybrids between Bt-transgenic oilseed rape and mustard. Small seed size significantly reduced plant growth and reproduction, but its influence on plant fitness varied among genetic backgrounds. Backcrosses to oilseed rape were easier and more productive than other types of progeny of hybrids. Most of these plants exhibited oilseed rape morphology. Together with herbicide-resistance, this trait could help the progeny to survive in the field and disseminate the transgene to volunteers and feral populations, which could be more troublesome than completing introgression into the genome of the wild parent species. Third, I simulated herbivory on mustard to study the competition between insect-resistant and susceptible plants independently to the fitness of the interspecific hybrid. Resistant plants held a competitive advantage under herbivory pressure, and this advantage was magnified in harsh conditions, such as low resources and high simulated herbivory pressure. The use of insects to attack mixed populations composed of transgenic Bt-resistant and susceptible backcrosses confirmed the same conclusion and provided evidence of no cost due to the transgene in the absence of insect. The overall population production increased with the increasing proportion of insect-resistant plants in the presence of insects. Fourth, wild radish populations were sampled from four geographically distant regions, of which one region had a long history of oilseed rape cultivation, and, therefore, higher chance to have been submitted to interspecific hybridization with the crop. Traits divergence and polymorphism in the putative introgressed populations could be supported as alternate hypothesis to random variation, although the differences were not marked enough to place these populations out of the range of variation described in wild radish. These studies pointed out different factors that could enhance the risk of transgenic flow and introgression from transgenic crops to wild relatives, and they must be taken into account in the risk assessment of the use of GM crops: crop traits to identify the hybrid progeny and perform monitoring, small seed size to account for seed dispersal and dormancy, and intensity of herbivory and competition that magnify the fitness advantage of insect-resistant transgenic plants. However, the impact of introgression to create super-weeds was not supported.

Tesis por compendio / [ES] La berenjena (Solanum melongena L.) es uno de los cultivos comerciales de hortalizas solanáceas más importantes que se cultiva ampliamente en Asia y la región del Mediterráneo. A pesar de su importancia económica, la disponibilidad de poblaciones experimentales y herramientas genómicas para el mejoramiento es aún muy limitada en comparación con otros cultivos importantes. Debido a la alteración progresiva del ecosistema global por el cambio climático, las plantas están constantemente expuestas a condiciones ambientales estresantes que impactan negativamente en su productividad. El cuello de botella genético ocurrido durante la domesticación de la berenjena, que limita la disponibilidad de recursos genéticos para su mejoramiento genético, hace que este cultivo sea extremadamente vulnerable al cambio climático, por lo que se requieren nuevas estrategias para reducir su erosión genética. En este contexto, los parientes silvestres de los cultivos (CWRs) han demostrado ser un recurso genético válido para la mejora vegetal, ya que su uso permite ampliar la diversidad genética de los cultivos y, en paralelo, desarrollar variedades mejoradas adaptadas al cambio climático. Para lograr este objetivo, en esta tesis doctoral informamos sobre el desarrollo y la evaluación de materiales avanzados de berenjena obtenidos mediante el uso de parientes silvestres. En el primer capítulo, realizamos una evaluación fenotípica en dos ambientes de un conjunto de 16 ILs de berenjena con introgresión de S. incanum, un pariente silvestre. Se evaluaron diecisiete caracteres agronómicos para comparar el rendimiento de las ILs con el parental recurrente e identificar QTLs para los caracteres investigados. Encontramos diferencias morfológicas significativas entre los parentales, y el híbrido resultó heterótico para los caracteres de vigor. A pesar de que la interacción entre genotipo y ambiente (G x E) resultó significativa para la mayoría de los caracteres, en general las ILs mostraron pocas diferencias fenotípicas con el progenitor receptor, incluso en presencia de grandes fragmentos de introgresión del progenitor silvestre. Se encontraron valores de heredabilidad bajos a moderados para los caracteres agronómicos. En total, detectamos diez QTLs estables, dos de los cuales estaban relacionados con caracteres de planta y cuatro para caracteres de flor y fruto. En general, las introgresiones de S. incanum mejoraron los valores medios de la mayoría de los caracteres de planta y flor, y disminuyeron el de los caracteres de fruto. Para tres QTLs relacionados con la longitud del pedicelo del fruto y con el peso del fruto, encontramos evidencia de sintenia con otros QTLs identificados previamente en poblaciones de berenjena. Siete QTLs eran nuevos, de los cuales cuatro relacionados con la altura de la planta, con la espinosidad del cáliz de la flor y con la longitud del pedicelo del fruto no colocalizaron con ningún QTL previamente identificado en las poblaciones de berenjena, y tres relacionados con el diámetro del tallo, con la longitud del pedúnculo y del estigma, fueron los primeros identificados en berenjena para estos caracteres. En el segundo capítulo, el conjunto de IL de berenjena con introgresiones de S. incanum se evaluó para la forma del fruto en dos ambientes. Específicamente, realizamos un fenotipado detallado de los frutos de los parentales, del híbrido y de las ILs utilizando 32 descriptores morfológicos de la herramienta fenómica Tomato Analyzer. Se encontraron grandes diferencias morfológicas en los frutos de los parentales, y el híbrido presentó valores negativos de heterosis para muchos de los caracteres de forma del fruto, siendo fenotípicamente más cercano al parental S. incanum. Para la mayoría de los descriptores de forma del fruto observamos diferencias significativas entre las ILs y el parental receptor, incluso en presencia de pequeños fragmentos de introgresión del parental silvestre. A pesar de que la contribución del ambiente y la... / [CAT] L'albergínia (Solanum melongena L.) és un dels cultius comercials d'hortalisses solanácees més importants que es cultiva àmpliament a Àsia i la regió del Mediterrani. Malgrat la seua importància econòmica, la disponibilitat de poblacions experimentals i eines genòmiques per al millorament és encara molt limitada en comparació amb altres cultius importants. A causa de l'alteració progressiva de l'ecosistema global pel canvi climàtic, les plantes estan constantment exposades a condicions ambientals estressants que impacten negativament en la seua productivitat. El coll de botella genètic ocorregut durant la domesticació de l'albergínia, que limita la disponibilitat de recursos genètics per al seu millorament genètic, fa que aquest cultiu siga extremadament vulnerable al canvi climàtic, per la qual cosa es requereixen noves estratègies per a reduir la seua erosió genètica. En aquest context, els parents silvestres dels cultius (CWRs) han demostrat ser un recurs genètic vàlid per a la millora vegetal, ja que el seu ús permet ampliar la diversitat genètica dels cultius i, en paral·lel, desenvolupar varietats millorades adaptades al canvi climàtic. Per a aconseguir aquest objectiu, en aquesta tesi doctoral presentem el desenvolupament i l'avaluació de materials avançats d'albergínia obtinguts mitjançant l'ús de parents silvestres. En el primer capítol, realitzem una avaluació fenotípica en dos ambients d'un conjunt de 16 IL d'albergínia amb introgresions de S. incanum, un parent silvestre. Es van puntuar dèsset caràcters agronòmics per a avaluar el rendiment de les ILs en comparació amb el parental recurrent i identificar els QTL per als caràcters investigats. Trobarem diferències morfològiques significatives entre els parentals, i l'híbrid va resultar heteròtic per als caràcters de vigor. A pesar que la interacció entre genotip i ambient (G x E) va resultar significativa per a la majoria dels caràcters, en general les ILs van mostrar poques diferències fenotípiques amb el progenitor receptor, fins i tot en presència de grans fragments d'introgresió del progenitor silvestre. Es van trobar valors de heredabilitat baixos a moderats per als caràcters agronòmics. En total, detectarem deu QTL estables, dos dels quals estaven relacionats a caràcters de planta i quatre per a caràcters de flor i fruit. En general, les introgresions de S. incanum van millorar els valors mitjos de la majoria dels caràcters de planta i flor, i van disminuir el dels caràcters de fruit. Per a tres QTL relacionats amb la longitud del pedicel del fruit i amb el pes del fruit, trobem evidència de sintenia amb altres QTLs identificats prèviament en poblacions d'albergínia. Set QTL eren nous, dels quals quatre estaven relacionats amb l'altura de la planta, amb la espinositat del calze de la flor i amb la llargària del pedicel del fruit no van colocalitzar amb cap QTL prèviament identificat en les poblacions d'albergínia, i tres relacionats amb el diàmetre de la tija, amb la llargària del peduncle i de l'estigma, van ser els primers reportats en albergínia per a aquests caràcters. En el segon capítol, el conjunt de IL d'albergínia amb introgresions de S. incanum es va avaluar per a la forma del fruit en dos ambients. Específicament, realitzarem un fenotipado detallat dels fruits dels parentals, de l'híbrid i de les ILs utilitzant 32 descriptors morfològics de l'eina fenómica Tomato Analyzer. Es van trobar grans diferències morfològiques en els fruits dels parentals, i l'híbrid va presentar valors negatius de heterosis per a molts dels caràcters de forma del fruit, sent fenotípicamente més pròxim al parental S. incanum. Per a la majoria dels descriptors de forma del fruit observarem diferències significatives entre les ILs i el parental recipient, fins i tot en presència de xicotets fragments d'introgresió del parental silvestre. A pesar que la contribució de l'ambient i la interacció G × E van ser significatives per a quasi tots els descriptors, trobem que els seus... / [EN] Eggplant (Solanum melongena L.) is one of the most important commercial solanaceous vegetable crops grown widely in Asia and Mediterranean region. Despite its economic importance, the availability of experimental populations and genomic tools for breeding is still very limited compared to other major crops. Due to the progressive alteration of global ecosystem by climate change, plants are constantly exposed to stressful environmental conditions that impact negatively on their productivity. The genetic bottleneck occurred during eggplant domestication, which limits the availability of genetic resources for its genetic improvement, makes this crop extremely vulnerable to climate change, and, therefore, new strategies are needed for reducing its genetic erosion. In this context, crop wild relatives (CWRs) have demonstrated to be a valid genetic resources for plant breeding, as their use allows to broaden the genetic diversity of the crop and, in parallel, develop improved varieties adapted to climate change. To achieve this objective, in this doctoral thesis we reported on the development and evaluation of eggplant advanced materials obtained by using crop wild relatives. In the first chapter, we have conducted a phenotypic evaluation in two environments of a set of 16 eggplant ILs with introgression from S. incanum, a close wild relative. Seventeen agronomic traits were scored to test the performance of ILs compared to the recurrent parent and identify QTLs for the investigated traits. We found significant morphological differences between parents, and the hybrid was heterotic for vigour related traits. Although significant genotype x environment interaction (G x E) was detected for most traits, the ILs generally exhibited few phenotypic differences with recipient parent, even in the presence of large introgression fragments from the wild parent. Low to moderate heritability values were found for the agronomic traits. In total, we detected ten stable QTLs, two of which were for plant-related traits and four for both flower- and fruit-related traits. In general, S. incanum introgressions improved the performance of most plant- and flower-related traits and decreased that of fruit-related traits. For three QTLs related to fruit pedicel length and fruit weight, we found evidence of synteny to other QTLs previously reported in eggplant populations. Seven QTLs were new, of which four related to plant height, flower calyx prickles, and fruit pedicel length, did not colocalized with any previous identified QTLs in eggplant populations, and three related to stem diameter, peduncle length, and stigma length, were the first reported in eggplant for these traits. In the second chapter, the set of eggplant ILs with introgression from S. incanum was evaluated for fruit shape in two environments. Specifically, we performed a detailed phenotyping of the fruits of the parents, hybrid, and ILs using 32 morphological descriptors of the phenomics tool Tomato Analyzer. Large differences in fruit morphology were found between ILs parents, and the hybrid exhibited negative values of heterosis for many fruit shape traits, being phenotypically closer to S. incanum parent. For most fruit shape descriptors, we observed significant differences between ILs and recipient parent, even in the presence of small wild donor fragments. Although the contribution of the environment and G × E interaction were significant for almost all descriptors, we found that their effects on fruit shape were relatively low, and the observed variations in fruit shape was mainly genetically regulated. Hierarchical clustering revealed nine clusters of highly correlated traits and six ILs groups. A total of 41 QTLs were mapped. Of these, sixteen associated to Basic Measurement and Fruit Shape Index descriptors were syntenic to other previously reported in several intraspecific and interspecific eggplant populations, while twenty-five QTLs related to Blockiness, Homogeneity.... / This work was undertaken as part of the initiative “Adapting Agriculture to Climate Change: Collecting, Protecting, and Preparing Crop Wild Relatives”, which is supported by the Government of Norway. The project is managed by the Global Crop Diversity Trust with the Millennium Seed Bank of the Royal Botanic Gardens, Kew and implemented in partnership with national and international gene banks and plant breeding institutes around the world. For further information, see the project website: http://www.cwrdiversity.org/. Funding was also received from Spanish Ministerio de Economía, Industria y Competitividad and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (grant AGL2015-64755-R from MINECO/FEDER); from Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Agencia Estatal de Investigación and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (grant RTI-2018-094592-B-100 from MCIU/AEI/FEDER, UE); from European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Programme under grant agreement No. 677379 (G2P-SOL project: Linking genetic resources, genomes and phenotypes of Solanaceous crops); and from Vicerrectorado de Investigación, Innovación y Transferencia de la Universitat Politècnica de València (Ayuda a Primeros Proyectos de Investigación; PAID-06-18). Giulio Mangino is grateful to Generalitat Valenciana for a predoctoral grant within the Santiago Grisolía programme (GRISOLIAP/2016/012). / Mangino, G. (2022). Development and use of introgression populations for the detection of QTL related to important agronomic traits in eggplant [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188916 / Compendio