For the intertidal copepod Tigriopus californicus, outbreeding depression for a variety of fitness measures is typically observed in early-generation interpopulation hybrids. We examined both controlled crosses and long- term, freely mating experimental hybrid swarms composed of individuals from Baja California (Mexico) populations Playa Altamira and Punta Morro. In controlled crosses, F1 and F2 hybrids showed large and significant declines in hatching numbers compared to parentals, while reciprocal backcrosses produced no offspring at all. For long-term studies, four treatment groups were initiated: 100%PA, 100%PM, 50%PA: 50%PM, and 80%PA: 20%PM. Replicates were surveyed at 3-month intervals for morphometric, census and fitness measures. The PA and 80PA:20PM treatments had initial fitness below the PM treatment, and went extinct within the first 12 months of the experiment. The 50:50 treatment had fitness below the PM parent at the 3- and 6-month time points, recovered to equivalent or superior fitness from months 9 to 18, and dropped again below PM at month 21. Limited genotyping of diagnostic microsatellites was consistent with PM alleles going nearly to fixation in hybrid replicates and male morphological data were concordant with a shift toward PM values. Results were strikingly different from a recent study of a different pair of populations showing extensive introgression and superior fitness in hybrid populations. This demonstrates how long-term consequences of population mixing depend on the relative fitness and level of compatibility between hybridizing populations.
Titre de l'article
Expérience à long terme sur des essaims hybrides expérimentaux entre des populations presque incompatibles de Tigriopus californicus
Expérience à long terme sur des essaims hybrides expérimentaux entre des populations presque incompatibles de Tigriopus californicus
Introduction à l'article
Bien que certaines hybridations intentionnelles aient permis de sauver des populations souffrant de consanguinité et d'érosion génétique, elles risquent également de produire des descendants mal adaptés aux conditions locales. De plus, l'effondrement d'assemblages pluri-spécifiques en essaims hybrides peut entraîner l'extinction d'une ou des espèces parentales ("genetic swamping"). De nombreux facteurs peuvent influencer la fitness des populations hybrides, tels que la divergence génétique, la comptabilité de reproduction et la fitness relative de chaque lignée parentale.
Le but de cette étude est d'évaluer les résultats de l'hybridation entre deux populations de Tigriopus californicus. Cette espèce de copépodes est facile à élever en laboratoire et a un temps de génération court, elle est donc un excellent modèle biologique afin d'étudier expérimentalement l'hybridation. Deux populations presque incompatibles et avec un certain niveau de divergence ont été utilisées pour cette étude.
Bien que certaines hybridations intentionnelles aient permis de sauver des populations souffrant de consanguinité et d'érosion génétique, elles risquent également de produire des descendants mal adaptés aux conditions locales. De plus, l'effondrement d'assemblages pluri-spécifiques en essaims hybrides peut entraîner l'extinction d'une ou des espèces parentales ("genetic swamping"). De nombreux facteurs peuvent influencer la fitness des populations hybrides, tels que la divergence génétique, la comptabilité de reproduction et la fitness relative de chaque lignée parentale.
Le but de cette étude est d'évaluer les résultats de l'hybridation entre deux populations de Tigriopus californicus. Cette espèce de copépodes est facile à élever en laboratoire et a un temps de génération court, elle est donc un excellent modèle biologique afin d'étudier expérimentalement l'hybridation. Deux populations presque incompatibles et avec un certain niveau de divergence ont été utilisées pour cette étude.
Expériences de l'article
Les deux populations ont été échantillonnées en Basse Californie, une à Punta Morro (PM) et une à Playa Altamira (PA). Les cultures ont été conservées en laboratoire pendant un an avant les croisements contrôlés.
Des croisements de contrôle (PA x PA & PM x PM) et hybrides (PA femelle x PM mâle & PA mâle x PM femelle) ont ensuite été réalisés en réunissant 5 femelles vierges et 5 mâles matures sur une boîte de Pétri. Un total de 30 à 50 paires a été établi pour chaque croisement. Les descendants survivants ont été comptés et des croisements F2 (F1 x F1) ainsi que des rétrocroisements (F1 x parents) ont été réalisés. Par la suite, un comptage des descendants a une nouvelle fois été effectué.
Quatre traitements répétés 5 fois ont aussi été établis pour cette expérience : 100% PA, 100% PM, 50% PA: 50% PM et 80% PA: 20% PM. Ces derniers ont été maintenus 30 mois. Tous les 3 mois, des femelles ont été prélevées pour des analyses de fitness et des mesures morphométriques ont également été réalisées.
Les deux populations ont été échantillonnées en Basse Californie, une à Punta Morro (PM) et une à Playa Altamira (PA). Les cultures ont été conservées en laboratoire pendant un an avant les croisements contrôlés.
Des croisements de contrôle (PA x PA & PM x PM) et hybrides (PA femelle x PM mâle & PA mâle x PM femelle) ont ensuite été réalisés en réunissant 5 femelles vierges et 5 mâles matures sur une boîte de Pétri. Un total de 30 à 50 paires a été établi pour chaque croisement. Les descendants survivants ont été comptés et des croisements F2 (F1 x F1) ainsi que des rétrocroisements (F1 x parents) ont été réalisés. Par la suite, un comptage des descendants a une nouvelle fois été effectué.
Quatre traitements répétés 5 fois ont aussi été établis pour cette expérience : 100% PA, 100% PM, 50% PA: 50% PM et 80% PA: 20% PM. Ces derniers ont été maintenus 30 mois. Tous les 3 mois, des femelles ont été prélevées pour des analyses de fitness et des mesures morphométriques ont également été réalisées.
Résultats de l'article
Tout d'abord, les croisements témoins ont montré que les réplicats PA avaient une taille de ponte inférieure et une survie plus faible que les témoins PM. De plus, aucun descendant n'a été produit par le croisement PAf x PMm et très peu par le croisement PMf x PAm. Lors du croisement réussi, la taille de ponte a fortement diminué en F1 et F2 et les rétrocroisements n'ont pas produit de descendant. Concernant la survie, les différences entre les parents moyens, F1 et F2 n'étaient pas significatives.
Par la suite, les essaims hybrides expérimentaux ont montré que la survie des traitements PA et 80% PA: 20% PM était significativement inférieure au traitement PM. Les réplicats des traitements PA et 80% PA: 20% PM se sont ensuite tous éteints au bout du 12ème mois. Le traitement 50:50 a également montré une survie inférieure à PM au cours des premiers mois puis a retrouvé des valeurs équivalentes ou supérieures à PM avant de chuter à un taux de survie inférieur à PM au bout de 21 mois.
Tout d'abord, les croisements témoins ont montré que les réplicats PA avaient une taille de ponte inférieure et une survie plus faible que les témoins PM. De plus, aucun descendant n'a été produit par le croisement PAf x PMm et très peu par le croisement PMf x PAm. Lors du croisement réussi, la taille de ponte a fortement diminué en F1 et F2 et les rétrocroisements n'ont pas produit de descendant. Concernant la survie, les différences entre les parents moyens, F1 et F2 n'étaient pas significatives.
Par la suite, les essaims hybrides expérimentaux ont montré que la survie des traitements PA et 80% PA: 20% PM était significativement inférieure au traitement PM. Les réplicats des traitements PA et 80% PA: 20% PM se sont ensuite tous éteints au bout du 12ème mois. Le traitement 50:50 a également montré une survie inférieure à PM au cours des premiers mois puis a retrouvé des valeurs équivalentes ou supérieures à PM avant de chuter à un taux de survie inférieur à PM au bout de 21 mois.
Rigueur de l'article
La méthode apparaît rigoureuse et un important suivi a été réalisé au cours de l'expérience. En revanche, aucun traitement 20% PA: 80% PM n'a été réalisé.
La méthode apparaît rigoureuse et un important suivi a été réalisé au cours de l'expérience. En revanche, aucun traitement 20% PA: 80% PM n'a été réalisé.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article permet d'étudier les effets de l'hybridation sur diverses mesures de fitness lors de croisements contrôlés ainsi qu'à long terme pour des essaims hybrides expérimentaux. Les croisements contrôlés ont permis de mettre en évidence une baisse de la taille de ponte pour les hybrides F1 et F2 par rapport aux lignées parentales. Ensuite, l'expérience à long terme a montré une extinction des traitements PA et 80% PA: 20% PM au bout des 12 premiers mois. Le taux de survie pour le traitement 50:50 a varié au cours de l'expérience pour finalement devenir inférieur à PM au bout du 21ème mois.
Compte tenu de ces observations, les auteurs soulignent que les conséquences à long terme de l'hybridation sont très difficiles à prévoir. Cette étude permet de mettre en avant les risques liés à l'hybridation et notamment le phénomène de dépression hybride impliquant une réduction de la fitness suite à des croisements intraspécifiques.
Cet article permet d'étudier les effets de l'hybridation sur diverses mesures de fitness lors de croisements contrôlés ainsi qu'à long terme pour des essaims hybrides expérimentaux. Les croisements contrôlés ont permis de mettre en évidence une baisse de la taille de ponte pour les hybrides F1 et F2 par rapport aux lignées parentales. Ensuite, l'expérience à long terme a montré une extinction des traitements PA et 80% PA: 20% PM au bout des 12 premiers mois. Le taux de survie pour le traitement 50:50 a varié au cours de l'expérience pour finalement devenir inférieur à PM au bout du 21ème mois.
Compte tenu de ces observations, les auteurs soulignent que les conséquences à long terme de l'hybridation sont très difficiles à prévoir. Cette étude permet de mettre en avant les risques liés à l'hybridation et notamment le phénomène de dépression hybride impliquant une réduction de la fitness suite à des croisements intraspécifiques.
Remarques sur l'article
Notons que les taxons montrent souvent une corrélation approximative entre la divergence des populations et l'isolement pré et post-zygotique. Cependant, le taux d'accumulation d'incompatibilités semble être fortement variable d'un groupe taxonomique à l'autre. Chez Tigriopus californicus, l'isolement post-zygotique semble évoluer lentement car des hybrides viables et fertiles sont produits par des croisements pouvant aller jusqu'à une distance génétique de Nei de 0,842 entre les populations.
D'autre part, les auteurs soulignent que les gestionnaires envisageant d'introduire intentionnellement des individus divergents afin de soutenir les populations en déclin devraient prendre en compte plusieurs facteurs : le degré de divergence entre les populations hybridées, le niveau de compatibilité de reproduction et la condition relative des populations dans l'environnement cible.
Notons que les taxons montrent souvent une corrélation approximative entre la divergence des populations et l'isolement pré et post-zygotique. Cependant, le taux d'accumulation d'incompatibilités semble être fortement variable d'un groupe taxonomique à l'autre. Chez Tigriopus californicus, l'isolement post-zygotique semble évoluer lentement car des hybrides viables et fertiles sont produits par des croisements pouvant aller jusqu'à une distance génétique de Nei de 0,842 entre les populations.
D'autre part, les auteurs soulignent que les gestionnaires envisageant d'introduire intentionnellement des individus divergents afin de soutenir les populations en déclin devraient prendre en compte plusieurs facteurs : le degré de divergence entre les populations hybridées, le niveau de compatibilité de reproduction et la condition relative des populations dans l'environnement cible.
Figure
Chiffres moyens du recensement parmi les cinq réplicats pour chaque traitement sur 21 mois d'accouplement libre. Un réplicat de la population PA est resté au moins 9 mois mais s'est éteint avant le 12ème mois, tandis que les autres réplicats n'ont pas survécu après le 6ème mois (Hwang et al. 2012).
Chiffres moyens du recensement parmi les cinq réplicats pour chaque traitement sur 21 mois d'accouplement libre. Un réplicat de la population PA est resté au moins 9 mois mais s'est éteint avant le 12ème mois, tandis que les autres réplicats n'ont pas survécu après le 6ème mois (Hwang et al. 2012).
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