Faculté des sciences

Local adaptations in an alpine leaf beetle

Margraf, Nicolas ; Rahier, Martine (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2003 ; 1713.

Local adaptation and host specialization is often seen as the result of the balance between three major forces: natural selection, genetic drift and gene flow. In phytophagous insects, the relationship between the insect and its host plant is so intimate that the selective pressures leading to local adaptation are often seen as being related to host plant use only. In this study, we investigate... More

Add to personal list
    Résumé
    L'adaptation locale ainsi que la spécialisation sur un hôte ont souvent été considérés comme les fruits de l'action combinée de trois forces : la sélection naturelle, la dérive génétique et le flux génique. Chez les insectes phytophages, la relation entre l'herbivore et sa plante hôte est si intime que les pressions de sélection entraînant la spécialisation de l'insecte, ne sont souvent envisagées qu'au travers de la plante. Dans notre étude, nous avons examiné les adaptations locales chez la Chrysomèle alpine Oreina elongata dont les populations présentent un sélection variable des quatre plantes hôtes connues chez ce coléoptère. Nous avons testé plusieurs caractères susceptible de révéler des adaptations locales liées à plantes hôtes et qui participent au processus de spécialisation. Nous n'avons pas mis en évidence de différence entre les populations quant aux performances larvaires, ni aux préférences d'oviposition qui puissent être attribuées à l'utilisation d'un certain type de plante en nature. Cependant, nous avons mis en lumière des adaptations comportementales des populations présentant plusieurs type d'hôtes qui permettent aux larves de ces dernières de bénéficier des avantages liés à l'utilisation de plusieurs hôtes. Dans une étude génétique comprenant 13 populations et mettant en œuvre des marqueurs microsatellites, nous avons montré la forte structuration génétique des populations d'O. elongata, ce qui nous a permis de désigner la dérive génétique comme facteur principal de différentiation génétique entre populations. L'affiliation géographique s'est révélée être bien plus fortement corrélée avec les différences génétiques que l'utilisation d'un type de plante. Les groupes formés par les populations se sont démontrés monophylétique et correspondent aux sous-espèces confirmant ainsi la différentiation morphologique en sous-groupe. Nous avons pu rejeter l'idée d'une spécialisation liée à la plante hôte chez O. elongata et nous avons conclu que les facteurs qui sont susceptibles de conduire cette espèce dans un processus de spéciation sont des forces de sélection indépendantes des plantes hôtes mais qui comprennent un phénomène de dérive génétique souligné par un flux génique faible.
    Summary
    Local adaptation and host specialization is often seen as the result of the balance between three major forces: natural selection, genetic drift and gene flow. In phytophagous insects, the relationship between the insect and its host plant is so intimate that the selective pressures leading to local adaptation are often seen as being related to host plant use only. In this study, we investigate local adaptation in populations of the alpine leaf-beetle Oreina elongata that differ in the availability of the four host plant of the species. We tested several traits that are susceptible to adapt according to the host plant locally available and that are known mechanisms of specialization. We found no differences among populations in larval performance and oviposition preferences that were attributable to differences in host plant use in the field. However, we revealed a behavioural adaptation of a two host population that allows individuals to take advantage of the presence of both plants at this location. A genetic survey using microsatellite markers on 13 populations of the species showed a highly genetically structured distribution and designated genetic drift as the main factor in population genetic differentiation. Instead of host plant use, regional affiliation turned out to be strongly correlated to genetic differences. Populations perfectly clustered according to their subspecies, therefore confirming previous morphological work. We can then dismiss the idea of host plant specialization in O. elongata and conclude that the factors that may ultimately drive O. elongata towards a speciation event are selective forces independent of host plant use but genetic drift supported by very weak gene flow.