26
Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique Paris, Fevrier 2016 Niklas Tysklind, Gregory Genta-Jouve, Alexandra Tinaut, Maxime Casalis, Caroline Scotti-Saintagne, Hadrien Lalagüe, Henri Caron, Valérie Troispoux, Saint-Omer Cazal, Marie Pierre Etienne, Celine Levy-Leduc, Stephane Robin, Sarah Ouadah, Christophe Duplais, Ivan Scotti

Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement:

Approche génomique et métabolomique

Paris, Fevrier 2016Niklas Tysklind, Gregory Genta-Jouve,

Alexandra Tinaut, Maxime Casalis, Caroline Scotti-Saintagne, Hadrien Lalagüe, Henri Caron, Valérie Troispoux, Saint-Omer Cazal, Marie Pierre Etienne, Celine

Levy-Leduc, Stephane Robin, Sarah Ouadah, Christophe Duplais, Ivan Scotti

Page 2: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique
Page 3: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Speciation

Savoialen et al, 2006. Nature, 411, 210-213

Page 4: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Species distribution

Page 5: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Species distribution

Allié et al, 2015. PLoS ONE 10(11):

74.5% of Guyanese trees show significant correlations between abundance and elevation

70% of congenerics (14 genera) have species with opposing niche preferences

Page 6: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Symphonia

©RenaultSymphonia globulifera

© Lalagüe©Lalagüe

Symphonia sp1

Page 7: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Two different species?

cpDNA & AFLPs

More gene flow between morphs than at regional level

Page 8: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Phenotypic plasticity?

200920102011201220132014

Reciprocal transplantations

Page 9: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Phenotypic plasticity?

A. B.

P-value=p<0.05P-value<0.001

Page 10: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Phenotypic plasticity?

A. B.

P-value=NSP-value=NS

• suggest trait inheritance and not phenotypic plasticity as the main phenomenon acting here

Page 11: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

A. B.

P-value<0.05

P-value<0.05

Phenotypic plasticity?

• Double mechanism explaining the habitat-ecotype association

Page 12: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Gene expression?

EastWest

Hilltops

Bottomland

2 2

22

2

3

3

3 3

3

3

3

22

3

3

EastWest

S.Sp1.

S.glo

S.glo

S.Sp1.

Page 13: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Gene expression?Total RNA cDNA

Illumina Plant total RNA kit (Ribozero)

Norgen Plant & Fungi RNA extraction

3x Illumina HiSeq pair-end 100bp (240 M reads)

LANE 1 LANE 2 LANE 3

Symphonia

W465_3 W476_10 W475_10

W497_2 W424_17 W498_1

M837_23 W475_34 W425_25

W466_27 W497_36 W476_24

M837_14 W424_19 W425_44

W474_4 W475_11 W476_9

M837_39 W424_26 W425_30

W477_42 W474_27 W475_25

W463_27 W497_35 W466_21

M837_12 W424_36 W425_16

W426_20 W503_38 W475_10

W426_16 W503_17 W426_16

W497_3 W497_3 W498_1

W426_36 W426_36 W425_25

W426_7 W503_2 W426_7

Indexing replicates

Lanes 1 & 3

Lanes 1 & 2

12.07 M reads/individual

100 mg 3 leaves

Page 14: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Gene expression?

Page 15: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Gene expression?

45 libraires ont été séquencées

W426_16

W426_36

W497_3

W498_1W425_25

W475_10

No index or lane bias

Page 16: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Gene expression?

Strong grouping by Ecotype, regardless of habitat

Page 17: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Gene expression?Differentially expressed genes by single factors:

• Ecotype differences in gene expression were far larger than among the other factors.

Ecot. Hab. Plant. Prov.

Page 18: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Gene expression?

Ecot. bottom

Ecot.hill

S.Glohabs

S.sp1habs

Differentially expressed genes by interacting factors:

• Each ecotype is expressing genes differently when in the same environment

• homogeneity in gene expression within Ecotype across environments

Page 19: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

• Core of genes differentially expressed between ecotypes independent of environment

Gene expression?

• Many other genes differentially expressed depending on environment

Differentially expressed genes by interacting factors:

What about metabolomics?

Page 20: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Metabolomics analysis

Adult babyteen

LC-MS Qtof Agilent 6520 RMN Bruker 600 MHz

Page 21: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

PCA analysis of LC-MS data(for the recall)

Page 22: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

PLSDA analysis of NMR data

Confusion Matrix: Class: TP FP TN FN

globulifera 0.95238 0.00000 1.00000 0.04762sp1 1.00000 0.04762 0.95238 0.00000

Page 23: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

STOCSY analysis of NMR data

Guttiferone AThe PPAP’S family

Page 24: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

ID confirmation of the PPAP’s

1H NMR spectrum of the crude latex containing mainly PPAP’s compounds

Cottet et al, 2014 Phytochemistry

Page 25: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Direction of future work:

• Next steps: • ecotype specific polymorphism

• association between polymorphisms/gene expression

• Association between gene expression and metabolites

• Which genes are involved in the speciation process?

• Look at the gene expression of adults (en route):• Is the variance in gene expression between ecotypes the same

as for juveniles?

Page 26: Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers ...Analyse de la Réponse Evolutive des Arbres forestiers tropicaux dans l’environnement: Approche génomique et métabolomique

Acknowledgements:

Alexandra Tinaut

Niklas Tysklind, Gregory Genta-Jouve,Alexandra Tinaut, Kévin Cottet, Maxime Casalis,

Caroline Scotti-Saintagne, Hadrien Lalagüe, Henri Caron, Valérie Troispoux, Saint-Omer Cazal, Marie

Pierre Etienne, Celine Levy-Leduc, Stephane Robin, Sarah Ouadah, Christophe Duplais, Emeline Houël,

Ivan Scotti,