Référentiel génétique de la flore vasculaire de Genève

Description du projet

La diversité génétique est avec la diversité des milieux et des espèces un composant essentiel de la biodiversité. Maintenir et développer la diversité génétique est au centre du 4e objectif de la Stratégie Biodiversité Suisse (SBS). Cependant, les données relatives à la diversité génétique des espèces en général, et des plantes vasculaires en particulier, sont malheureusement encore très fragmentaires. Par exemple, sur les 1732 espèces de plantes vasculaires répertoriés pour le canton de Genève (SIPV, N. Wyler comm pers), seulement 270 ont des données génétiques disponibles. Ces données sont encore largement insuffisantes pour guider la mise en œuvre de mesures en faveur de la conservation de la biodiversité telles que définies dans le Plan Biodiversité 2020-2023 du canton de Genève et dans le Plan d’action Stratégie Biodiversité Suisse à l’échelle nationale.

Ce projet propose d’établir un référentiel génétique des plantes vasculaires du canton et de recenser la diversité génétique des sites naturels. La stratégie de ce projet est d’utiliser les récentes avancées dans le domaine du séquençage de l’ADN, qui permettent de générer des données génétiques et d’accéder aux informations génomiques comme jamais auparavant (Alsos et al. 2020, Baker et al. 2021). Cette étude permettra de créer un référentiel génétique de la flore genevoise sur la base d’une approche multigénique et de combler les lacunes liées à l’utilisation des codes-barres ADN traditionnels pour délimiter les espèces (Coissac et al. 2016 ; Caetano-Wyler & Naciri 2016)

Les résultats issus de ce projet permettront également une quantification objective et reproductible de la diversité phylogénétique et d’accéder à l’histoire évolutive des différentes communautés floristiques du canton. Cette information offrira un nouvel éclairage sur la biodiversité végétale qui viendra compléter les données issues du Monitoring de la flore et des milieux naturels du canton de Genève (MonGE).

Objectifs scientifiques

• Générer des données génomiques de référence (information génétique répartie dans tout le génome) pour les 1126 espèces et sous-espèces de plantes vasculaires genevoises indigènes retenues pour la Liste rouge (Mombrial et al. 2020). Ces données génétiques serviront de références nécessaires à l’identification des espèces par la technique du code-barres ADN et à l’estimation de leurs liens de parenté (relations phylogénétiques). (A.1.6, A2.1, A.2.2, A2.3, A3.1)
• Quantifier la diversité génétique que représente les espèces menacées et les milieux naturels du Canton de Genève. Les données générées dans ce projet permettront de mesurer de nouveaux indices de biodiversité qui tiennent compte de la diversité phylogénétique des communautés d’espèces et d’ainsi participer à identifier les milieux et habitats d’importance locale et régionale (Lambelet-Haueter et al. 2011). Ces indices permettront également de monitorer les changements de diversité phylogénétique en lien avec des modifications des milieux naturels et ainsi de suivre l’évolution de la biodiversité végétale au cours du temps. (A4.1, A4.3, A.4.4)
• Garantir le lien entre les données génomiques et les données observationnelles issues du projet de Monitoring de la Flore du canton de Genève (MonGE) et diffuser ces informations dans les réseaux nationaux tels que infoFlora et GBIF.ch. De la sorte, le projet participe à améliorer la visibilité de la biodiversité en valorisant les données sur le vivant et en renforçant le partage de données. (B1.3, B3.3, B3.6, C1.1)

Cette étude va également contribuer à l’établissement d’une collection botanique de référence pour le canton avec des échantillons témoins modernes et des matériaux génétiques correctement documentés et déposés aux CJBG (1200 échantillons). (B1.5)

Cette activité s’insère parfaitement dans différentes initiatives nationales coordonnées par la Plateforme Biologie de la SCNAT et de portée majeure pour la biodiversité. En effet, par l’enrichissement de la collection d’histoire naturelle et de la banque ADN, le projet contribue à l’initiative SwissCollNet (Swiss Natural History Collections Network) et au besoin d’établir une biobanque national (SwissBioColl) mis récemment en exergue dans le cadre de l’élaboration des Feuilles de route pour les infrastructures de recherche en biologie. (B3.6, C1.1, C2.3, C2.4)

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 (p. ex, C1.2, B2.1, etc.) font références aux objectifs prioritaires visés par les objectifs scientifiques de ce programme.

Publications associées

• Alsos, I. G., S. Lavergne, M. K. F. Merkel, M. Boleda, Y. Lammers, A. Alberti, C. Pouchon, F. Denoeud, I. Pitelkova, M. Pușcaș, C. Roquet, B.-I. Hurdu, W. Thuiller, N. E. Zimmermann, P. M. Hollingsworth, and E. Coissac. 2020. The Treasure Vault Can be Opened: Large-Scale Genome Skimming Works Well Using Herbarium and Silica Gel Dried Material. Plants 9.
• Baker, W. J., S. Dodsworth, F. Forest, S. W. Graham, M. G. Johnson, A. McDonnell, L. Pokorny, J. A. Tate, S. Wicke, and N. J. Wickett. 2021. Exploring Angiosperms353: An open, community toolkit for collaborative phylogenomic research on flowering plants. American Journal of Botany 108.
• Caetano Wyler S. & Naciri Y. (2016). Evolutionary histories determine the DNA barcoding success in vascular plants: seven case studies using intraspecific broad sampling of closely related species. BMC Evolutionary Biology. 16:103. Doi: 10.1186/s12862-016-0678-0
• Coissac, E., Hollingsworth, P.M., Lavergne, S. and Taberlet, P. 2016. From barcodes to genomes: extending the concept of DNA barcoding. Mol Ecol, 25: 1423-1428. https://doi.org/10.1111/mec.13549
• Faith, D. P. 2013. Biodiversity and evolutionary history: useful extensions of the PD phylogenetic diversity assessment framework. Annals of the New York Academy of Sciences 1289.
• Johnson, M. G., L. Pokorny, S. Dodsworth, L. R. Botigué, R. S. Cowan, A. Devault, W. L. Eiserhardt, N. Epitawalage, F. Forest, J. T. Kim, J. H. Leebens-Mack, I. J. Leitch, O. Maurin, D. E. Soltis, P. S. Soltis, G. K. Wong, W. J. Baker, and N. J. Wickett. 2019. A Universal Probe Set for Targeted Sequencing of 353 Nuclear Genes from Any Flowering Plant Designed Using k-Medoids Clustering. Systematic Biology 68.
• Lambelet-Haueter, C., Schneider C., and B. von Arx. 2011. Conservation des plantes vasculaires du  canton de Genève: espèces et sites prioritaires. Editions des Conservatoire  et Jardin botaniques, Genève.
• Magallón, S., S. Gómez‐Acevedo, L. L. Sánchez‐Reyes, and T. Hernández‐Hernández. 2015. A metacalibrated time‐tree documents the early rise of flowering plant phylogenetic diversity. New Phytologist 207.
• Mombrial, F., M. Chevalier, E. Favre, A. Lacroix, E. Sandoz, F. Sandoz, and S. Tribot. 2020. Liste Rouge des plantes vasculaires du canton de Genève. Conservatoire et Jardin botaniques de La Ville de Genève.
• Véron, S., V. Saito, N. Padilla-García, F. Forest, and Y. Bertheau. 2019. The Use of Phylogenetic Diversity in Conservation Biology and Community Ecology: A Common Base but Different Approaches. The Quarterly Review of Biology 94.