Identification des causes écologiques et génétiques de la diversification de la couleur florale dans une lignée de plantes tropicales

Description du projet

Les changements dans la synthèse des pigments floraux, tels que les pigments anthocyaniques bleus, violets ou rouges, peuvent avoir un effet dramatique sur l’évolution des lignées végétales en rendant les fleurs détectables ou invisibles pour les pollinisateurs animaux. L’évolution récurrente des couleurs de fleurs convergentes chez les angiospermes a été largement interprétée comme la réponse à la sélection médiée par les pollinisateurs. Cependant, les contraintes imposées par les voies de biosynthèse et leur architecture génétique pourraient également façonner le cours de l’évolution phénotypique. Pour explorer l’importance relative de ces facteurs, nous modéliserons l’évolution de la couleur des fleurs et intégrerons des analyses comparatives de l’évolution moléculaire, de l’expression des gènes et de la production d’anthocyanes dans une lignée de plantes néotropicales, les Gesnerioideae. L’étonnante diversité florale présente dans ce groupe de plantes et l’évolution parallèle fréquente de la pollinisation par les abeilles, les colibris et les chauves-souris fourniront le cadre nécessaire pour identifier le rôle de la sélection médiée par les pollinisateurs sur l’évolution de la couleur des fleurs et pour mieux caractériser les mécanismes biochimiques et génétiques sous-jacents aux transitions de couleur. Ce projet s’appuie sur les nouvelles ressources transcriptomiques disponibles pour le groupe, qui facilitent l’identification de tous les gènes impliqués dans la voie de biosynthèse des anthocyanes et leur séquençage par la méthode de capture ciblée.

Objectifs scientifiques

• Évaluer le niveau de convergence de la couleur des fleurs et tester leur association avec la vision des couleurs des pollinisateurs (A2.3)
• Déterminer les bases biochimiques de la couleur des fleurs à partir d’échantillons prélevés sur le terrain et dans la collection vivante du CJBG (B1.2)
• Identifier la nature des modifications chimiques et génétiques sous-jacentes à l’évolution convergente de la pigmentation florale (A2.3)
• Former une étudiante en post-doctorat (C4.2)
• Communiquer les résultats de cette recherche à un public plus large (C3.2)

Les résultats issus de ce projet nous permettront de

• Quantifier le rôle de la sélection médiée par les pollinisateurs dans l’évolution de la couleur des fleurs.
• Évaluer comment les branches alternatives d’une voie de biosynthèse peuvent favoriser, mais aussi contraindre, la diversification phénotypique.
• Évaluer si l’évolution phénotypique parallèle repose sur des bases génétiques parallèles.
• Fournir de nouvelles informations sur l’importance relative des changements de séquences réglementaires et fonctionnelles dans l’évolution de la diversité des fleurs pendant la radiation des plantes.

Les objectifs scientifiques s’intègrent dans le cadre de la stratégie scientifique de l’institution qui définit les trois axes de recherche majeurs (A, B, C) des CJBG. Les abréviations (C4.2, C3.2, etc.) font références aux objectifs prioritaires visés par les objectifs scientifiques de ce programme.

Publications associées

• Ogutcen E., Durand K., Wolowski M., Clavijo L., Graham C., Glauser G., M. Perret. 2020. Chemical Basis of Floral Color Signals in Gesneriaceae: The Effect of Alternative Anthocyanin Pathways. Front. Plant Sci. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.604389
• Ogutcen, E., C. Christe, K. Nishii, N. Salamin, M. Moller, and M. Perret. 2021. Phylogenomics of Gesneriaceae using targeted capture of nuclear genes. Molecular Phylogenetics and Evolution 157