La phylogéographie intègre l’information géographique et génétique pour inférer l’histoire démographique et les processus évolutifs des espèces. La présente étude recherche à travers les patrons de différenciation de l’ADN chloroplastique (ADNcp) au sein de Santiria trimera (Oliv.) H.J.LAM ex AUBR. [Emend. ONANA] la reconstitution d’une histoire des végétations des écosystèmes de forêts tropicales humides d’Afrique. Le modèle S. trimera est un arbre dioïque endémique des forêts humides d’Afrique dont les drupes sont dispersées par les primates et les oiseaux. Les formes morphologiques de ce modèle sont très variables et suscitent la délicate question de délimitation des espèces.
Trois régions de l’ADNcp (l’intergène trnL-F, une portion du gène rbcL et l’intron rpl36-infA-rps8) ont été séquencées chez 377 individus issus de 42 populations de l’île de São Tomé, du Haut- et Bas-Guinéen pour étudier la phylogéographie. Des arbres phylogénétiques ont été réalisés sur des séquences d’un intron nucléaire du gène Phosphoenolpyruvate Carboxylase (72 individus) et sur les trois régions chloroplastiques. Une analyse morphométrique a été réalisée sur des données collectées sur des arbres en fruits. A l’aide de 10 locus microsatellites nucléaires, nous avons déterminé la structure génétique entre trois morphotypes sympatriques et analysé la structure génétique spatiale au sein de chaque groupe génétique.
Le séquençage de l’ADNcp a mis en évidence des doubles pics sur les chromatogrammes de séquences. L’analyse des séquences clonées de produits PCR, la distribution des sites à doubles pics dans les séquences et dans les populations et les états ancestraux des positions à doubles pics nous ont permis d’interpréter les doubles pics comme résultant d’une co-amplification d’une copie chloroplastique et de copies nucléaires des régions séquencées. Les pics majeurs ont été considérés comme les nucléotides d’ADNcp d’origine maternelle et les pics mineurs ont été exclus de notre jeu de données.
Les domaines phytogéographiques de São Tomé, du Haut- et Bas-Guinéen ne partagent aucun haplotype chloroplastique. Le Bas-Guinéen montre une plus grande diversité génétique. Les zones de distribution des haplotypes rares coïncident avec les refuges forestiers hypothétiques. L’analyse morphométrique et la phylogénie des séquences d’ADNcp suggèrent conjointement la reconnaissance de deux espèces bien différenciées. La structure génétique au sein d’une même population présumée suggère que les trois morphotypes en sympatrie dans les populations du Gabon constituent deux réservoirs génétiques différenciés sans individus hybrides. Selon le Concept Biologique de l’Espèce, S. trimera est probablement un mélange de deux espèces. On peut définir une espèce constituée d’individus avec des racines échasses et petites folioles coriaces (SRsl) et une seconde espèce constituée à la fois d’individus avec des racines échasses et de grandes folioles papyracées (SRll) et d’individus sans racine échasse avec de grandes folioles coriaces (NSR). Au vu de ces résultats, la classification taxonomique de S. trimera nécessite une révision. La confusion de ces deux espèces dans les forêts du Gabon explique une plus forte divergence de lignées chloroplastiques sympatriques par rapport aux lignées issues des régions biogéographiques isolées. L’un des deux haplotypes principaux de l’espèce à grandes folioles (SRll + NSR) est distribué dans le nord du Gabon et l’autre est distribué dans le sud. Au sein de l’espèce à petites folioles (SRsl), les zones d’endémisme de lignées chloroplastiques se situent dans l’Ouest du Cameroun qui est considéré comme une zone de fort endémisme et de forte diversité en espèces. Globalement, les patrons phylogéographiques mis en évidence entre lignées chloroplastiques de S. trimera sont compatibles avec les hypothèses biogéographiques basées sur les patrons de diversité et d’endémisme des espèces. / Phylogeography combines geographic and genetic information to infer demographic history and evolutionary processes. The present study of the spatial structure of chloroplast DNA (cpDNA) within Santiria trimera H.J.LAM ex AUBR. [Emend. ONANA], a primate- and bird-dispersed dioecious tree typical of African rainforests, provides insights into African vegetation history. This tree displays striking morphological variation which poses the problem of species delineation.
Three regions of cpDNA (intergene trnL-F, a portion of rbcL gene and intron rpl36-infA-rps8) were sequenced in 377 individuals from 42 populations from São Tomé island and from Upper- and Lower-Guinean forests to study phylogeography. To study genetic divergence among morphotypes of S. trimera, phylogenies of a nuclear intron of Phosphoenolpyruvate Carboxylase from 72 individuals and concatenated sequences of the three cpDNA sequences were compared to morphological data from fruit-bearing trees. Using ten nuclear microsatellite markers, we defined the genetic structure among three sympatric morphotypes and analysed the spatial genetic structure within each genetic group.
CpDNA sequences revealed double-peaks on sequence chromatograms. Sequences of cloned PCR products, the distribution of double peaks on sequences and in populations and ancestral nucleotides inferred from different taxa of the Burseraceae family enabled us to deduce that double peaks were due to the co-amplification of chloroplast and nuclear copies of the cpDNA region. Major peaks were considered as originating from maternal cpDNA. Subordinated peaks corresponding to the nuclear copies were excluded from our data set.
The phytogeographic domains of São Tomé, Upper and Lower Guinea did not share any haplotype. Lower Guinea was the most diversified and the most divergent haplotypes were found in Gabonese forests. Endemism areas of haplotypes coincide with hypothetic forests refuges. Morphometric analyses and phylogenies cpDNA converge to delineating two well-differentiated species within S. trimera. Likewise, the genetic structure within one assumed population suggests that the three sympatric morphotypes constitute two genetically isolated populations without any hybrid. Following the Biological Species Concept, S. trimera is probably a mixture of two species in Lower Guinean forests. The first species is composed of all individuals with stilt roots and small leaflets (SRsl) and the second one is composed of both the morphotype with stilt roots, large and thin leaflets (SRll) and the morphotype without stilt roots with large and tough leaflets (NSR). In the view of our results, the taxonomical classification of S. trimera requires a revision. The confusion of both species in Gabonese forests explains that the highest divergence among chloroplast lineages was found in sympatric populations instead of among isolated biogeographic regions. One of the two major haplotypes of the second species (NSR + SRll) was distributed in the north of Gabon while the other haplotype was distributed in the south. Within the species with small leaflets (SRsl), areas of elevated haplotype endemism in West Cameroon coincided with hypothetic forest refuges. Overall, phylogeographic patterns within our model were in accordance with biogeographic hypotheses based on species endemism and diversity patterns.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:ulb.ac.be:ETDULB:ULBetd-11172010-120432 |
| Date | 22 November 2010 |
| Creators | Koffi, Kouamé Guillaume K. G. |
| Contributors | HEUERTZ, Myriam, HARDY, Olivier J., DESSEIN, Steven, MARDULYN, Patrick, DOUCET, Jean-Louis, MEERTS, Pierre |
| Publisher | Universite Libre de Bruxelles |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://theses.ulb.ac.be/ETD-db/collection/available/ULBetd-11172010-120432/ |
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