Summary : The wild diploïd species Gossypium australe carry interesting agronomic characters such as resistance to wilt fusarium and "delay of the gossypol glands morphogenesis in the seed " that makes it an important source of variability for the genetic improvement of the main cultivated cotton species G. hirsutum. One of the approach to introgress these characters is to isolate and exploit monosomic alien addition lines (MAAL). In order to isolate new MAAL of G. australe in G. hirsutum, the [2(G.hirsutum x G.australe)x G.hirsutum] pentaploid was backcrossed as male parent to G. hirsutum. Among the 253 BC1 derivatives obtained, 106 plants (42%) presented morphological alterations attributed to presence of G. australe chromatin. To define an SSR linkage group for each of the 13 G. australe chromosomes, 42 plants representative of the phenotypic variability observed in the BC1 generation and seven alien addition lines already isolated in our laboratory were analyzed using SSR markers developed from the G. hirsutum species. Out of the 150 SSR markers used, 100 % amplified G. australe DNA and 84 (56 %) generated 89 polymorphic loci. All these loci but two have been assigned, by means of an cluster algorithm, to 13 linkage groups assumed to match up to the 13 chromosomes of the diploid species. On this basis, about 60% of the analyzed plants were multisomic addition lines, 20%, MAAL while 20 % carrying no markers were supposed to be euploid. The newly isolated MAAL appeared to be the same as those already available. Five disomic alien addition plants carrying at least one additional chromosome different from the chromosomes of G. australe previously isolated in a monosomic addition configuration were selfed and the BC1S1 progenies obtained have been analyzed with SSR markers and GISH. Five new MAAL of G. australe in G. hirsutum have thus been isolated. In order to monitor the potentialities of using MAAL for the transfer of genetic material from the additional chromosome to the genetic background, the transmission frequency and integrity of the supernumerary chromosome have been analyzed with SSR markers in the self-progeny of five MAAL. Three of them revealed a transmission frequency significantly lower than the 3:1 expected ratio, one MAAL presented an exclusive preferential transmission of the additional chromosome. In these four MAAL the alien chromosome was transmitted almost unaltered. With the fifth MAAL the alien chromosome was normally transmitted but was altered in half of the plants containing G. australe chromatin. One of the investigated MAAL characterized by its brown fiber produced few plants carrying also white fibers. It has been shown that this mosaicism was due to the loss of the alien supernumerary chromosome. The complete loss of this chromosome seems to be linked to its fragmentation. Résumé : L'espèce diploïde sauvage Gossypium australe possède des caractères agronomiques d'intérêt tels que la résistance au fusarium et le "retard à la morphogenèse des glandes à gossypol" qui en font une importante source de variabilité pour l'amélioration génétique de la principale espèce de cotonnier cultivé G. hirsutum. Une des approches pour l'introgression de ces caractères est la production et l'exploitation de lignées monosomiques d'addition (LMA). Pour isoler les LMA de G. australe sur G. hirsutum, le pentaploïde [2(G.hirsutum x G.australe)x G.hirsutum] a été rétrocroisé comme parent mâle avec l'espèce tétraploïde. Sur les 253 graines obtenues, 106 (42%) ont donné des plantes présentant une morphologie nettement distincte de celle de G. hirsutum. Cette différence a été attribuée à la présence de chromosomes de G. australe. Afin de définir des groupes de liaison pour chacun des chromosomes de G. australe, 42 plantes représentatives de la variabilité phénotypique observée ainsi que 7 lignées d'addition déjà isolées ont été sélectionnées et analysées avec des marqueurs SSR développés sur l'espèce tétraploïde. Tous les 150 marqueurs utilisés ont amplifié l'ADN de G. australe et 84 (56%) ont généré 89 loci polymorphes. Tous ces loci, sauf deux, ont pu être assignés, par classification numérique, à 13 groupes de liaison supposés correspondre aux 13 chromosomes de l'espèce diploïde. Sur cette base, 60% des plantes analysées sont des plurisomiques d'addition; 20%, des LMA tandis que 20 % ne portant aucun marqueur ont été supposées euploïdes. Les nouvelles LMA isolées s'étant révélées être identiques à celles déjà isolées, 5 plantes disomiques d'addition portant au moins un chromosome non-encore isolé à l'état monosomique d'addition ont été autofécondées et leur descendance analysée avec des marqueurs SSR et par la GISH. Cinq nouvelles LMA ont pu ainsi être isolées. Afin d'étudier les potentialités d'utilisation de la méthode des LMA pour le transfert de matériel génétique de l'espèce sauvage vers l'espèce cultivée, la fréquence de transmission et l'intégrité du chromosome surnuméraire, a été analysée avec des marqueurs SSR dans une génération autofécondée de cinq LMA. Trois lignées ont donné un taux de transmission inférieur au ratio attendu de 3:1, chez la quatrième lignée le chromosome surnuméraire a été transmis à toute la descendance. Pour ces quatre lignées le chromosome additionnel a été transmis presque inaltéré. Avec la cinquième lignée, le chromosome additionnel a été transmis suivant le taux attendu mais a été altéré dans la moitié des plantes contenant de la chromatine de G. australe. Une des lignées analysées caractérisée par la couleur brune de ses fibres a produit quelques plantes portant également des fibres blanches. Il a été montré que ce mosaïcisme de la couleur des fibres était dû à la perte du chromosome additionnel. Cette perte semble être liée à une fragmentation du chromosome.

Chez les végétaux supérieurs, lembryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle lembryon établit les principales structures de la future plante. La compréhension des processus moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine est donc dun intérêt agronomique majeur. Chez Phaseolus la caractérisation moléculaire de lembryogenèse permet de mieux comprendre les mécanismes du développement embryonnaire et de son dysfonctionnement observé chez les hybrides interspécifiques. Cette thèse sinscrit dans ce cadre et vise à identifier et caractériser des gènes clés impliqués dans le développement de l'embryon chez Phaseolus. Des hybridations interspécifiques ont été réalisées entre lespèce P.vulgaris L. (cultivar NI637) utilisée comme parent mâle et lespèce P. coccineus L. (cultivar NI16) utilisée comme parent femelle. Des analyses ont aussi été effectuées sur un mutant obtenu par mutagenèse chimique à l'EMS (Ethyl Méthyl Sulfonate) de graines de la variété BAT93 de P.vulgaris. Une étude histologique comparative a permis de suivre la dynamique de lembryogenèse du haricot commun à partir dembryons prélevés 3 à 12 jours après la pollinisation et provenant de plantes normales et déficients dans la production de graines. Les embryons de P. vulgaris se développent plus rapidement par rapport à ceux issus du mutant EMS. Ces derniers présentent des anomalies au niveau de lembryon et du suspenseur. La caractérisation fonctionnelle de deux gènes candidats MIPS (myo-inositol phosphate synthase) et Sus (sucrose synthase) a été réalisée par RT-PCR quantitative et hybridation in situ suite à une étude spatio-temporelle dexpression de ces deux gènes candidats au cours de développement embryonnaire chez Phaseolus. Lanalyse du profil dexpression de ces deux gènes montre quils sont exprimés différemment au niveau des tissus de lembryon et du suspenseur. Lanalyse in silico nous a permis de sélectionner 22 gènes candidats dont nous avons vérifié l'expression au cours de développement de la graine chez Phaseolus. Des variations au niveau de la méthylation de lADN ont été déterminées chez les hybrides interspécifiques comparativement à leurs parents. La technique de lHSS a permis disoler des fragments dADNs complémentaires différemment exprimés au cours de développement de la graine chez Phaseolus. Lanalyse des séquences de ces ADNs complémentaires montre quils codent pour plusieurs protéines intervenant dans le développement cellulaire et embryonnaire, en particulier le "storage protein activator" (SPA), le "pentatricopeptide repeat-containing protein" (PPR) et lacetyl-CoA carboxylase (ACCase). La caractérisation de ces différents gènes exprimés au cours du développement de la graine, fournit de nouveaux outils susceptibles de mettre en évidence des mécanismes de dysfonctionnement embryonnaire chez le genre Phaseolus.

The Japanese knotweeds are invasive alien clonal species originating in Asia (Japan, Korea, Taiwan and Nord of China). They were introduced in Europe at the beginning of the 19th century. They are now some of the most troublesome invasive alien species in Europe and in the United States. In Belgium, a complex of four taxa and a hybrid represents them. All these taxa take part in the pattern of invasion and represent an excellent opportunity for studies of population biology in Western continental Europe. The presence from at least three taxa and a hybrid is confirmed by cytological, genetic and morphological studies. Vegetative reproduction is recognized as the main mode of reproduction and expansion of these taxa in the introduce range. However, interspecific hybridization events are observed confirming the restoration of the sexual reproduction by hybridization within this complex species in Belgium. Hybrid F. x bohemica with various ploidy levels from tetraploid to octoploid is observed. An increase in genotypic and morphological diversity is shown at the hybrid F. x bohemica which missed with the parental species. This could increase the potential of Japanese knotweeds to adapt to the new environment and contribute to the invasive success of these taxa in Belgium. Assignment test indicates a genetic pool differentiated at the hybrid F. x bohemica and not a mixture of the genetic pool of the parental species as expected for hybrid taxa. Hybrid F. x bohemica has always been considered as rare in Belgium and of horticultural origin. An analysis of the spatial distribution shows that hybrid F. x bohemica is widespread in Belgium and that its abundance depends on the areas. An analysis of extent of differentiation between groups of hybrid geographically distant could not provide proof of an independent evolution of hybrid populations under limited gene flow. An analysis of the sexual reproduction capacity and dispersal of seeds shows important production of viable seeds and consequent seed rain. Hybrid seeds may be dispersed beyond 16m, leading the possibility of founding new individuals and to contribute to the invasive success of these taxa. However, a trend towards decreasing germination rate is shown after a cold period. An analysis of the distribution at the landscape scale shows that the dynamics of colonization of habitats patches by Japanese knotweeds rising mainly from clonal propagation in spite of important pressure of propagule. The knotweeds prefer human disturbed habitats with a clear prevalence of communication routes. This leads the possibility of dispersing towards the adjacent habitats patches. A high dynamics of establishment of propagule was not observed at the hybrid plants compared with the parents plants in spite of the increase in genotypic diversity and the consequent pressure of propagule. Lastly, proposals for the integrated management of these taxa are proposed in the Belgium context. Their management will have first to identify hybrids and taxa involved. Emasculation and management of the existing clones represent solutions to prevent flowering and expansion of these taxa. An active management of disturbed habitats may represent alternative to prevent the invasion by Japanese knotweeds / Les renouées du Japon sont des espèces clonales non-indigènes originaires dAsie (Japon, Corée, Taiwan et Nord de la Chine). Elles ont été introduites en Europe au début du 19è siècle. Elles font désormais partie des espèces non-indigènes les plus invasives en Europe et aux Etats Unis. En Belgique, elles sont représentées par un complexe de quatre taxons et un hybride. Tous ces taxons participent à la dynamique dinvasion et représentent un modèle dintérêt pour les études de biologie des populations en Europe continentale occidentale. La présence dau moins trois taxons et un hybride est confirmée par des études cytologiques, génétiques et morphologiques. La reproduction végétative est reconnue comme le principal mode de reproduction et dexpansion de ces taxons dans la zone dintroduction. Toutefois, des phénomènes dhybridation interspécifique sont observés confirmant la restauration de la reproduction sexuée par hybridation au sein de ce complexe despèces en Belgique. Lhybride F. x bohemica avec différents niveaux de ploïdie, du tétraploïde à loctoploïde, est observé. Un accroissement de la diversité génotypique et morphologique qui manquait aux espèces parents est démontré chez lhybride F. x bohemica. Ceci pourrait augmenter le potentiel des renouées du Japon à sadapter au nouvel environnement et contribuer au succès invasif de ces taxons en Belgique. Un test dassignation indique un pool génétique différencié chez lhybride F. x bohemica et non un mélange du pool génétique des espèces parentales comme attendu dans le cadre de taxons hybrides. Lhybride F. x bohemica a toujours été considéré comme rare en Belgique et dorigine horticole. Une analyse de la répartition spatiale montre que lhybride F. x bohemica est très répandu en Belgique et que son abondance dépend des régions. Une analyse de létendue de la différenciation entre groupes dindividus hybrides géographiquement distants na pas pu fournir de preuve dune évolution indépendante des populations hybrides sous un flux de gènes limité. Une analyse de la capacité de reproduction sexuée et de dispersion des graines démontre une production importante de graines viables et une pluie de graines conséquente. Les graines hybrides sont capables de se disperser à plus de 16m, laissant la possibilité de fonder de nouveaux individus et de contribuer au succès invasif de ces taxons. Cependant, une tendance à la diminution du potentiel de germination est observée après une période de froid chez ces taxons. Une analyse de la distribution à léchelle du paysage a permis dinterpréter la dynamique de colonisation des taches dhabitats par les renouées du Japon comme relevant principalement de la propagation clonale malgré une pression de propagule importante. Les renouées du Japon préfèrent les habitats perturbés par lhomme avec une nette prédominance des réseaux linéaires de communications. Ceci laisse ensuite la possibilité de se disperser vers les taches dhabitats adjacents. Une dynamique détablissement de propagules plus importante na pas été observée chez les plants hybrides comparées aux plants parents malgré laccroissement de diversité génotypique et la pression de propagules considérable. Enfin, des pistes pour la gestion intégrée des renouées du Japon en Belgique sont proposées. Cette gestion devra en priorité identifier les hybrides et les taxons en présence. Des mesures démasculation et de gestion des clones existants pourraient constituer une solution pour empêcher la floraison et lexpansion de ces taxons. Une gestion active des habitats perturbés pourrait représenter une alternative pour prévenir linvasion par les renouées du Japon