Résoudre une énigme centenaire : intégrité génétique de l'endémique rare Salix chlorolepis face à l'introgression avec S. brachycarpa

RÉSUMÉ : Lorsque M. L. Fernald découvrit l'endémique stricte Salix chlorolepis sur les hauts versants du mont Albert en 1905, il suggéra que cette espèce s'hybridait avec S. brachycarpa, une espèce boréale transcontinentale plus commune. Cette hypothèse, proposée sur la base d'observations de traits morphologiques intermédiaires aux espèces parentes présumées, n'a jamais été corroborée par des analyses moléculaires. Compte tenu du statut menacé à l'échelle canadienne de S. chlorolepis, il est impératif de savoir s'il y a hybridation introgressive entre les deux espèces pour la gestion de sa conservation. À l'aide d'une approche de génotypage-par-séquençage, notre étude vise à caractériser la variation ge´ne´tique de S. chlorolepis sur la totalité de son aire de re´partition, établir s'il y a effectivement introgression entre S. chlorolepis et S. brachycarpa et évaluer si le trait variable de la pilosité foliaire en est indicateur. Les résultats dévoilent un portrait génétique hétérogène de l'espèce endémique. Bien qu'une ascendance génétique commune persiste, les colonies de S. chlorolepis présentent quatre lignées génétiques, structurées en fonction de leur distribution dans les différents cirques glaciaires. S. chlorolepis montre également un faible niveau de diversité génétique ainsi que de la consanguinité sur la totalité de son aire de répartition. Nos analyses indiquent que des mélanges génétiques sont en cours, corroborant l'existence d'hybridation introgressive entre les deux taxa. Ce flux de gènes interspécifique est circonscrit à la zone de sympatrie entre les deux espèces, soit au sein des colonies de S. chlorolepis. Un sous-ensemble de 9 loci ont été identifiés comme étant à la fois fortement reliés au trait phénotypique de pilosité foliaire et à la sélection divergente entre les taxa. Malgré l'hybridation introgressive en cours, des allèles à ces loci 'imperméables' assurent un maintien de la barrière interspécifique ainsi qu'une différentiation phénotypique nette entre les deux espèces. Étant donné cette hétérogénéité génomique, le risque d'assimilation de l'espèce rare par l'espèce plus commune pourrait demeurer limité malgré la présence d'introgression. Un suivi de la trajectoire démographique de chaque colonie de S. chlorolepis devrait toutefois être maintenu, afin d'évaluer si des mesures de restauration génétique pourraient être nécessaires, étant donné la structure génétique existante et la faible diversité génétique au sein de chaque colonie. -- Mot(s) clé(s) en français : Introgression, phénotype, espèces endémiques, espèce rare, flux de gènes, saules, Salix, dérive génétique, pilosité foliaire, génomique du paysage, DArTseq. -- \nABSTRACT : When M. L. Fernald discovered the strict endemic Salix chlorolepis on the upper slopes of Mount Albert in 1905, he suggested that this species hybridized with S. brachycarpa, a more common transcontinental boreal species. This hypothesis, based on the observations of morphological traits intermediate to the presumed parent species, has never been corroborated by molecular analyses. Given the threatened status across Canada of S. chlorolepis, it is imperative to know if there is introgressive hybridization between the two species for conservation management. Using a genotyping-by-sequencing approach, our study aims to characterize the genetic variation of S. chlorolepis over its entire range, establish whether there is indeed introgression between S. chlorolepis and S. brachycarpa and assess whether variable level of leaf hair density is an indicative phenotypic trait. The results reveal a genetic heterogeneity across the range of the endemic species. Although a common genetic ancestry persists, colonies of S. chlorolepis show four genetic lineages, structured according to their distribution in the different glacial cirques. S. chlorolepis also shows a low level of genetic diversity as well as inbreeding over its entire range. Our analyzes indicate that genetic admixture is ongoing, corroborating the existence of introgressive hybridization between the two taxa. This interspecific gene flow is strictly limited to the sympatric zone between the two species, i.e. within the colonies of S. chlorolepis. A subset of 9 loci were identified as being both strongly associated with the phenotypic trait of leaf hair density and with divergent selection between taxa. Despite ongoing introgressive hybridization, alleles at these 'impermeable' loci ensure maintenance of the interspecific barrier as well as a clear phenotypic differentiation between the two species. Given this genomic heterogeneity, the risk of assimilation of the rare species by the more common species remains limited despite the presence of introgression. Monitoring of the demographic trajectory of each colony of S. chlorolepis should however be maintained, given the existing genetic structure and the low genetic diversity within each colony, in order to assess whether genetic restoration measures might be necessary. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Introgression, phenotype, endemic species, rare species, gene flow, willows, Salix, genetic drift, leaf hair density, landscape genomics, DArTseq.

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