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Replaying the ‘genome duplication’ tape of life: the importance of polyploidy for adaptation in a changing environment

Description du projet

Faire la lumière sur le rôle du stress dans l’évolution de la polyploïdie

Malgré l’existence de nombreuses espèces polyploïdes, les indices attestant d’une duplication du génome entier (DGE) ne se manifestent pas clairement dans leur génome. Il est communément admis que les DGE ont contribué à l’apparition d’espèces polyploïdes et qu’elles se sont produites à des moments précis de l’évolution, dans des conditions de stress ou de changements environnementaux. Le projet DOUBLE-TROUBLE, financé par l’UE, cherche à déterminer pourquoi l’environnement affecte la polyploïdie et part de l’hypothèse selon laquelle les espèces polyploïdes disposent d’un avantage en termes de survie ou de valeur sélective par rapport aux espèces non polyploïdes. Les scientifiques mèneront des expériences portant sur l’évolution et, en les combinant avec des modélisations, ils déchiffreront le potentiel adaptatif des polyploïdes dans des conditions de stress ou en période de changement climatique.

Objectif

Thousands of species are polyploid. However, the long-term establishment of organisms that have undergone ancient whole genome duplications (WGDs) has been exceedingly rare and when we analyse the genomes of plants and animals, we can, at most, find evidence for a very limited number of WGDs that survived on the longer term. The paucity of (established) ancient genome duplications and the existence of so many species that are currently polyploid provides a fascinating paradox. There is growing evidence that the majority of ancient WGDs were established at specific times in evolution, for instance during periods of environmental change and periods of mass-extinction. The reason for this ‘stress’-polyploidy relationship has been the subject of considerable speculation and several hypotheses have been put forward to explain this observation: (a) stressful conditions promote polyploid formation; (b) polyploidisation causes a niche shift allowing polyploids to grow in conditions that are unsuitable for their non-polyploid ancestors; and (c) polyploids have an increased evolvability and consequently adapt faster to a changing environment. Here, we want to unravel the mechanistic underpinnings of why and how polyploids can outcompete non-polyploids. We will address these questions by replaying the ‘genome duplication tape of life’ in two different model systems, namely Chlamydomonas and Spirodela. We will run long-term evolutionary (and resequencing) experiments. We will complement these experiments with in-silico experiments based on so-called digital organisms running on artificial genomes. Complementary modelling approaches will also be employed to study the effects of polyploidy from an eco-evolutionary dynamics perspective. By integrating the results obtained from these in vivo and in silico experiments, we will obtain important novel insights in the adaptive potential of polyploids under stressful conditions or during times of environmental and/or climate change.

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

Institution d’accueil

VIB VZW
Contribution nette de l'UE
€ 2 500 000,00
Adresse
SUZANNE TASSIERSTRAAT 1
9052 ZWIJNAARDE - GENT
Belgique

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Région
Vlaams Gewest Prov. Oost-Vlaanderen Arr. Gent
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 2 500 000,00

Bénéficiaires (1)