Targeted gene flow is a novel conservation strategy that involves translocating individuals with favourable genes to areas where they will have a conservation benefit. One oft-cited risk of the strategy is the potential for outbreeding depression. Here, we used the northern quoll (Dasyurus hallucatus) as a model to test this possibility for the first time in a field setting. Northern quolls are endangered by the spread of the invasive cane toad (Rhinella marina), which they are fatally poisoned by, if they mistakenly attempt to consume them. There are, however, a small number of quolls that are “toad-smart”—they possess a heritable trait that means they innately do not attack toads. It is this trait we hoped to promote through targeted gene flow. We established a hybrid population (54 toad-smart and toad-naïve northern quolls) and introduced this population onto a small offshore, toad-infested island in 2017. Genetic data suggests an increase in the toad-smart proportion of the genome increasing from 29.4% in the release population to 40.2% in the first island generation (F2). Our data demonstrate successful in situ hybridisation between populations, with viable F2 hybrids and backcrosses observed, and some evidence of heterosis (hybrid vigour) in F1 hybrids. The population experienced significant reductions in size over the two years, however, through a combination of toad-mortality, as well as stochastic processes including fire, a cyclone, predation and ineffective breeding, and so small sample sizes hamper our results. Such establishment problems would not occur were we to attempt targeted gene flow into already established quoll populations, and our observation of successful hybridisation suggests targeted gene flow could be a viable strategy in established quoll populations soon to be impacted by toads.
Titre de l'article
L'absence de dépression hybride chez Dasyurus hallucatus, un marsupial australien en voie de disparition, suite à des essais de flux génétiques ciblés.
L'absence de dépression hybride chez Dasyurus hallucatus, un marsupial australien en voie de disparition, suite à des essais de flux génétiques ciblés.
Introduction à l'article
Le modèle d'étude est Dasyurus hallucatus, un chat marsupial du Nord menacé par une espèce invasive, le crapaud de canne Rhinella marinus. Les marsupiaux sont empoisonnés lorsqu’ils attaquent naïvement le crapaud, entraînant une diminution dramatique de la population native. Une sous-population de marsupiaux (appelés « toad-smart ») s’est adaptée et n’attaque plus les crapauds. Le flux de gènes ciblés est une stratégie émergente qui a pour objectif de favoriser l’adaptation rapide d’une espèce (marsupial) à son environnement devenu défavorable (ici le crapaud). Cette stratégie a pour but de croiser des individus adaptés au sein d’une population native, suite à une réintroduction. Cependant, elle peut défavoriser ces populations à cause de la dépression hybride entraînant une baisse de fitness de l’espèce (incompatibilité allélique/perte d’un allèle " local"). Les auteurs ont donc cherché à tester cette stratégie sur le terrain et à étudier l'impact de la dépression hybride sur ces populations.
Le modèle d'étude est Dasyurus hallucatus, un chat marsupial du Nord menacé par une espèce invasive, le crapaud de canne Rhinella marinus. Les marsupiaux sont empoisonnés lorsqu’ils attaquent naïvement le crapaud, entraînant une diminution dramatique de la population native. Une sous-population de marsupiaux (appelés « toad-smart ») s’est adaptée et n’attaque plus les crapauds. Le flux de gènes ciblés est une stratégie émergente qui a pour objectif de favoriser l’adaptation rapide d’une espèce (marsupial) à son environnement devenu défavorable (ici le crapaud). Cette stratégie a pour but de croiser des individus adaptés au sein d’une population native, suite à une réintroduction. Cependant, elle peut défavoriser ces populations à cause de la dépression hybride entraînant une baisse de fitness de l’espèce (incompatibilité allélique/perte d’un allèle " local"). Les auteurs ont donc cherché à tester cette stratégie sur le terrain et à étudier l'impact de la dépression hybride sur ces populations.
Expériences de l'article
1) Croisement en laboratoire de ces deux populations natives (NT) et de toad-smart (F1) afin d'obtenir des hybrides.
2) Introduction des lignées F1 (54 individus : 13 hybrides F1 ainsi que 31 F1 NT et 10 mâles F1 toad-smart). Aucune femelle toad-smart n'a été relâchée afin de préserver l'ADN mitochondrial "local".
3) Des techniques de piégeage (marquage-recapture) et d'échantillonnage génétique ont été utilisées afin d'estimer la population ainsi que leur pourcentage d'hybridation au cours du temps (séquençage des SNP ou Single Nucleotide Polymorphism).
1) Croisement en laboratoire de ces deux populations natives (NT) et de toad-smart (F1) afin d'obtenir des hybrides.
2) Introduction des lignées F1 (54 individus : 13 hybrides F1 ainsi que 31 F1 NT et 10 mâles F1 toad-smart). Aucune femelle toad-smart n'a été relâchée afin de préserver l'ADN mitochondrial "local".
3) Des techniques de piégeage (marquage-recapture) et d'échantillonnage génétique ont été utilisées afin d'estimer la population ainsi que leur pourcentage d'hybridation au cours du temps (séquençage des SNP ou Single Nucleotide Polymorphism).
Résultats de l'article
Les données génétiques suggèrent que la proportion de génomes toad-smart a augmenté de 29,4% dans la population relâchée (génération F1) à 40,2% sur l'ile (génération F2). Ces résultats peuvent néanmoins être biaisés à cause du nombre élevé d'individus F2 hybrides échantillonnés sur l'île. La dépression hybride ne semble pas avoir d'impact (des hybrides F2 viables, rétrocroisements observés, vigueur hybride des F1) bien que les données semblent insuffisantes pour l'instant. A cela s'ajoute une réduction significative de la taille de la population des marsupiaux au cours des deux années suite à des catastrophes naturelles (incendie, un cyclone, la prédation).
Leurs résultats préliminaires sont quand même un exemple permettant de dire que cette technique de conservation peut être utilisée et que sur cet exemple, la dépression hybride ne semble pas avoir eu d'impact sur cette population testée.
Les données génétiques suggèrent que la proportion de génomes toad-smart a augmenté de 29,4% dans la population relâchée (génération F1) à 40,2% sur l'ile (génération F2). Ces résultats peuvent néanmoins être biaisés à cause du nombre élevé d'individus F2 hybrides échantillonnés sur l'île. La dépression hybride ne semble pas avoir d'impact (des hybrides F2 viables, rétrocroisements observés, vigueur hybride des F1) bien que les données semblent insuffisantes pour l'instant. A cela s'ajoute une réduction significative de la taille de la population des marsupiaux au cours des deux années suite à des catastrophes naturelles (incendie, un cyclone, la prédation).
Leurs résultats préliminaires sont quand même un exemple permettant de dire que cette technique de conservation peut être utilisée et que sur cet exemple, la dépression hybride ne semble pas avoir eu d'impact sur cette population testée.
Rigueur de l'article
Les données ont été récoltées sur 3 années. Ce laps de temps est assez faible en termes d'évolution afin de réellement suivre une population sauvage et d'observer un impact significatif (positif ou négatif) de cette technique. De plus les auteurs n'ont pas pu analyser et présenter les résultats de séquençages génétiques, concernant les générations F3 des marsupiaux nés sur l'île, pour cause de problèmes irrésolus du processus de purification des séquences.
Les échantillons des populations hybrides réintroduites étaient également faibles, cela étant provoqué en grande partie par le statut d'espèce en danger dès le départ des expériences.
Les données ont été récoltées sur 3 années. Ce laps de temps est assez faible en termes d'évolution afin de réellement suivre une population sauvage et d'observer un impact significatif (positif ou négatif) de cette technique. De plus les auteurs n'ont pas pu analyser et présenter les résultats de séquençages génétiques, concernant les générations F3 des marsupiaux nés sur l'île, pour cause de problèmes irrésolus du processus de purification des séquences.
Les échantillons des populations hybrides réintroduites étaient également faibles, cela étant provoqué en grande partie par le statut d'espèce en danger dès le départ des expériences.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article présente une méthode de conservation (le flux ciblé de gènes) dans laquelle la dépression hybride peut être un frein au maintien d'une population sauvage. Il démontre que cette technique est applicable à condition de réaliser des études de génomiques approfondies sur les populations en amont ainsi que de surveiller les populations "hybrides réintroduits". Les auteurs ont au préalable étudié les populations de marsupiaux. L’étude de l’ADN mitochondrial à montrer que les populations divergeaient sur ce loci entre 3 et 7%. Ils ont fait l’hypothèse que le risque de dépression hybride était faible. Cet article pose ainsi la question de la limite de divergence pouvant amener à la spéciation ainsi que le pourcentage de similarité entre des populations divergentes permettant de limiter la dépression hybride.
Cet article présente une méthode de conservation (le flux ciblé de gènes) dans laquelle la dépression hybride peut être un frein au maintien d'une population sauvage. Il démontre que cette technique est applicable à condition de réaliser des études de génomiques approfondies sur les populations en amont ainsi que de surveiller les populations "hybrides réintroduits". Les auteurs ont au préalable étudié les populations de marsupiaux. L’étude de l’ADN mitochondrial à montrer que les populations divergeaient sur ce loci entre 3 et 7%. Ils ont fait l’hypothèse que le risque de dépression hybride était faible. Cet article pose ainsi la question de la limite de divergence pouvant amener à la spéciation ainsi que le pourcentage de similarité entre des populations divergentes permettant de limiter la dépression hybride.
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