Description du projet
Découvrir si «plus est mieux» en ce qui concerne les copies de l’ensemble du génome
Nos cellules se multiplient et se divisent sans cesse. Les cellules somatiques (non sexuelles) subissent la mitose. Les chromosomes sont dupliqués, la cellule se divise et une copie du génome est transmise à chacune des deux cellules filles. Cela maintient le nombre des chromosomes (nombre diploïde). La polyploïdie, également appelée duplication de l’ensemble du génome, n’est pas associée à la division cellulaire. Elle est répandue parmi les eucaryotes et considérée comme une force majeure dans l’évolution et la diversification des espèces. Toutefois, aucun lien évident n’a été démontré entre la polyploïdie et la complexité accrue des organismes, et il n’est pas certain que la polyploïdie soit globalement bénéfique ou nuisible. Le projet DOUBLE ADAPT, financé par l’UE, cherche à savoir si la polyploïde promeut l’adaptation dans une variété d’espèces végétales naturellement polyploïdes. Des études génomiques chez des populations naturelles et manipulées pourraient permettre de faire la lumière sur les mécanismes d’adaptation appropriés pour leur survie face au changement climatique.
Objectif
Whole genome duplication (WGD, polyploidization) is arguably the most massive genome-wide mutation whose ubiquity across eukaryotes suggests an adaptive benefit, though no mechanism has been identified. Consequently, a large controversy dominates the field whether WGD represents net benefit or detriment to evolutionary success.
I will test if WGD promotes adaptation in natural populations and address the underlying mechanism by estimating net fitness benefit of WGD vs. the role of post-WGD accumulation of adaptive variation. This question has not been satisfactorily addressed before because experimental studies of WGD were disconnected from field surveys and population genomics avoided complex polyploid genomes. Only recently, we have shown a proof-of-concept that WGD can increase the capacity of populations to accumulate adaptive variation in wild Arabidopsis. Yet the underlying mechanism still remains unknown.
I will address the adaptive consequences of WGD over a hierarchy of levels: genome, phenotype, population and species. In six naturally ploidy-variable plant species I plan to test if
(i) natural polyploid populations accumulate larger adaptive variation than diploids
(ii) WGD per se or post-WGD evolution brings important adaptive novelties
(iii) rates of positive selection increase after WGD
To achieve these goals, I will combine ecological genomics of natural populations with evolve-and-resequence experiments. To move beyond single-species correlative studies, I will manipulate the mutation itself via synthesis of neo-polyploid individuals and populations in six species. Then I will compare adaptation signals in genomes and phenotypes of synthetic polyploids and their natural diploid and tetraploid relatives.
This project will determine the adaptive value of WGD, an important force in evolution and crop domestication, with the ambition to improve our understanding of the role of large genomic mutations in natural selection and adaptation.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
116 36 Praha 1
Tchéquie