Published January 17, 2024 | Version v1
Publication Open

Genomic evidence of genuine wild versus admixed olive populations evolving in the same natural environments in western Mediterranean Basin

  • 1. Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
  • 2. University of Montpellier
  • 3. Institut Agro Montpellier
  • 4. Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
  • 5. Diversité, adaptation, développement des plantes
  • 6. Institut de Recherche pour le Développement
  • 7. Genetic Improvement and Adaptation of Mediterranean and Tropical Plants
  • 8. Institut National de la Recherche Agronomique
  • 9. Conservatoire Botanique National Méditerranéen de Porquerolles

Description

Crop-to-wild gene flow is a mechanism process widely documented, both in plants and animals. This can have positive or negative impacts on the evolution of admixed populations in natural environments, yet the phenomenon is still misunderstood in long-lived woody species, contrary to short-lived crops. Wild olive Olea europaea L. occurs in the same eco-geographical range as domesticated olive, i.e. the Mediterranean Basin (MB). Moreover, it is an allogamous and anemophilous species whose seeds are disseminated by birds, i.e. factors that drive gene flow between crops and their wild relatives. Here we investigated the genetic structure of western MB wild olive populations in natural environments assuming a homogenous gene pool with limited impact of cultivated alleles, as previously suggested. We used a target sequencing method based on annotated genes from the Farga reference genome to analyze 27 western MB olive tree populations sampled in natural environments in France, Spain and Morocco. We also target sequenced cultivated olive tree accessions from the Worldwide Olive Germplasm Bank of Marrakech and Porquerolles and from an eastern MB wild olive tree population. We combined PCA, sNMF, pairwise FST and TreeMix and clearly identified genuine wild olive trees throughout their natural distribution range along a north-south gradient including, for the first time, in southern France. However, contrary to our assumption, we highlighted more admixed than genuine wild olive trees. Our results raise questions regarding the admixed population evolution pattern in this environment, which might be facilitated by crop-to-wild gene flow.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تدفق الجينات من المحاصيل إلى الأحياء البرية هو عملية آلية موثقة على نطاق واسع، سواء في النباتات أو الحيوانات. يمكن أن يكون لذلك آثار إيجابية أو سلبية على تطور التجمعات المختلطة في البيئات الطبيعية، ومع ذلك لا تزال هذه الظاهرة يساء فهمها في الأنواع الخشبية طويلة العمر، على عكس المحاصيل قصيرة العمر. الزيتون البري Olea europaea L. يحدث في نفس النطاق البيئي الجغرافي للزيتون المستأنس، أي حوض البحر الأبيض المتوسط (MB). علاوة على ذلك، فهو نوع غير متجانس وأنيموفيلي تنتشر بذوره بواسطة الطيور، أي العوامل التي تدفع تدفق الجينات بين المحاصيل وأقاربها البرية. هنا قمنا بالتحقيق في البنية الوراثية لمجموعات الزيتون البري MB الغربية في البيئات الطبيعية بافتراض مجموعة جينات متجانسة مع تأثير محدود للأليلات المزروعة، كما اقترح سابقًا. استخدمنا طريقة تسلسل الهدف بناءً على الجينات المشروحة من الجينوم المرجعي Farga لتحليل 27 مجموعة من أشجار الزيتون الغربية MB التي تم أخذ عينات منها في البيئات الطبيعية في فرنسا وإسبانيا والمغرب. كما نستهدف فروع أشجار الزيتون المزروعة المتسلسلة من بنك جرثومة الزيتون في جميع أنحاء العالم في مراكش وبوركيروليس ومن مجموعة أشجار الزيتون البرية MB الشرقية. جمعنا بين PCA و sNMF و FST الزوجي و TreeMix وحددنا بوضوح أشجار الزيتون البرية الأصلية في جميع أنحاء نطاق توزيعها الطبيعي على طول التدرج بين الشمال والجنوب بما في ذلك، لأول مرة، في جنوب فرنسا. ومع ذلك، على عكس افتراضنا، سلطنا الضوء على أشجار زيتون برية أكثر اختلاطًا من أشجار الزيتون البرية الأصلية. تثير نتائجنا تساؤلات حول نمط التطور السكاني المختلط في هذه البيئة، والذي قد يسهله تدفق الجينات من المحاصيل إلى البرية.

Translated Description (French)

Le flux de gènes de la culture à la nature est un processus de mécanisme largement documenté, à la fois chez les plantes et les animaux. Cela peut avoir des impacts positifs ou négatifs sur l'évolution des populations mélangées dans les milieux naturels, mais le phénomène est encore mal compris chez les espèces ligneuses à longue durée de vie, contrairement aux cultures à courte durée de vie. Olea europaea L. se trouve dans la même aire éco-géographique que l'olive domestiquée, c'est-à-dire le bassin méditerranéen (MB). De plus, il s'agit d'une espèce allogame et anémophile dont les graines sont disséminées par les oiseaux, c'est-à-dire des facteurs qui entraînent le flux de gènes entre les cultures et leurs parents sauvages. Ici, nous avons étudié la structure génétique des populations d'olives sauvages de MB de l'Ouest dans des environnements naturels en supposant un pool génétique homogène avec un impact limité des allèles cultivés, comme suggéré précédemment. Nous avons utilisé une méthode de séquençage de cibles basée sur des gènes annotés du génome de référence de Farga pour analyser 27 populations d'oliviers MB de l'Ouest échantillonnées dans des environnements naturels en France, en Espagne et au Maroc. Nous ciblons également les accessions séquencées d'oliviers cultivés de la Banque mondiale de germoplasme oléicole de Marrakech et Porquerolles et d'une population d'oliviers sauvages de l'est du Manitoba. Nous avons combiné le PCA, le sNMF, le FST par paire et le TreeMix et avons clairement identifié de véritables oliviers sauvages tout au long de leur aire de répartition naturelle le long d'un gradient nord-sud, y compris, pour la première fois, dans le sud de la France. Cependant, contrairement à notre hypothèse, nous avons mis en évidence plus d'oliviers mélangés que d'oliviers sauvages authentiques. Nos résultats soulèvent des questions concernant le schéma d'évolution de la population mélangée dans cet environnement, qui pourrait être facilité par le flux de gènes de la culture à la nature.

Translated Description (Spanish)

El flujo de genes de cultivo a silvestre es un proceso de mecanismo ampliamente documentado, tanto en plantas como en animales. Esto puede tener impactos positivos o negativos en la evolución de las poblaciones mixtas en entornos naturales, sin embargo, el fenómeno aún se malinterpreta en las especies leñosas de larga vida, a diferencia de los cultivos de corta duración. La aceituna silvestre Olea europaea L. se encuentra en el mismo rango ecogeográfico que la aceituna domesticada, es decir, la cuenca mediterránea (MB). Además, es una especie alogénica y anemófila cuyas semillas son diseminadas por las aves, es decir, factores que impulsan el flujo de genes entre los cultivos y sus parientes silvestres. Aquí investigamos la estructura genética de las poblaciones de olivo silvestre MB occidental en entornos naturales suponiendo un acervo genético homogéneo con un impacto limitado de los alelos cultivados, como se sugirió anteriormente. Utilizamos un método de secuenciación objetivo basado en genes anotados del genoma de referencia de Farga para analizar 27 poblaciones occidentales de olivos MB muestreadas en entornos naturales en Francia, España y Marruecos. También nos enfocamos en accesiones secuenciadas de olivos cultivados del Banco Mundial de Germoplasma de Olivo de Marrakech y Porquerolles y de una población de olivos silvestres del este de MB. Combinamos PCA, sNMF, FST por parejas y TreeMix e identificamos claramente los olivos silvestres genuinos en todo su rango de distribución natural a lo largo de un gradiente norte-sur que incluye, por primera vez, el sur de Francia. Sin embargo, contrariamente a lo que suponemos, destacamos más mezclados que los olivos silvestres genuinos. Nuestros resultados plantean preguntas sobre el patrón de evolución de la población mixta en este entorno, que podría verse facilitado por el flujo de genes de cultivo a silvestre.

Files

journal.pone.0295043&type=printable.pdf

Files (1.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2147268f30e74bdaa11e433c09325aab
1.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الدليل الجيني على وجود مجموعات زيتون برية أصلية مقابل مجموعات زيتون مختلطة تتطور في نفس البيئات الطبيعية في حوض غرب البحر الأبيض المتوسط
Translated title (French)
Preuve génomique de populations d'olives sauvages authentiques ou mélangées évoluant dans les mêmes environnements naturels dans le bassin méditerranéen occidental
Translated title (Spanish)
Evidencia genómica de poblaciones genuinas de olivos silvestres versus mixtos que evolucionan en los mismos entornos naturales en la cuenca del Mediterráneo occidental

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390944912
DOI
10.1371/journal.pone.0295043

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1125014599
  • https://openalex.org/W1607082344
  • https://openalex.org/W1976167484
  • https://openalex.org/W1982761655
  • https://openalex.org/W2001072306
  • https://openalex.org/W2031227895
  • https://openalex.org/W2040620679
  • https://openalex.org/W2049267115
  • https://openalex.org/W2053152033
  • https://openalex.org/W2070270509
  • https://openalex.org/W2072557942
  • https://openalex.org/W2082206599
  • https://openalex.org/W2089900309
  • https://openalex.org/W2093044565
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2112997889
  • https://openalex.org/W2113844665
  • https://openalex.org/W2114383865
  • https://openalex.org/W2130866460
  • https://openalex.org/W2139381981
  • https://openalex.org/W2142355053
  • https://openalex.org/W2149992227
  • https://openalex.org/W2156233015
  • https://openalex.org/W2161339576
  • https://openalex.org/W2162557997
  • https://openalex.org/W2232195441
  • https://openalex.org/W2525549132
  • https://openalex.org/W2529087405
  • https://openalex.org/W2574244064
  • https://openalex.org/W2777879172
  • https://openalex.org/W2903395255
  • https://openalex.org/W2917449625
  • https://openalex.org/W2950928763
  • https://openalex.org/W2951912016
  • https://openalex.org/W2954227916
  • https://openalex.org/W2971376844
  • https://openalex.org/W2971559821
  • https://openalex.org/W2980847063
  • https://openalex.org/W2988762588
  • https://openalex.org/W3088612983
  • https://openalex.org/W3093832237
  • https://openalex.org/W3120533023
  • https://openalex.org/W3174119402
  • https://openalex.org/W3199637732
  • https://openalex.org/W3210879445
  • https://openalex.org/W4231296028
  • https://openalex.org/W4283205114