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Fragmentation of natural vegetation creates one of the largest threats to plant-pollinator interactions. Although fragmentation impacts on plant populations have been explored in many, mainly herbaceous, species, the response of wild mass-flowering species is poorly known. Here, we studied 28 heathland patches dominated by the mass-flowering shrub Rhododendron ferrugineum, each presenting different R. ferrugineum floral display sizes (total inflorescence number per patch) and patch isolation (median distance to the three nearest patches). We assessed the impacts of these two factors on (i) heathland patch visitor assemblage (considering R. ferrugineum versus surrounding community) and (ii) R. ferrugineum flower visitation rate and pollen transfer limitation (comparing seed set from emasculated to pollen-supplemented flowers). We found that diversity and abundance of bees visiting R. ferrugineum in heathland patches significantly decreased with decreasing R. ferrugineum floral display, while overall visitor density per patch and flower visitation rate increased. Moreover, a decrease in massive floral display and increase in patch isolation resulted in reduced visitor density in the surrounding community. Even in patches with few individuals, we found disproportionate visitor abundance in R. ferrugineum compared to the surrounding community. Finally, pollen transfer limitation in R. ferrugineum was neither affected by visitation rate nor by patch attributes. By disproportionally attracting pollinators from co-flowering species, and probably promoting geitonogamous pollen transfer, the mass-flowering trait appears adequate to compensate, in terms of conspecific pollen transfer, for the decrease in visitor diversity and abundance and in mate availability, which usually result from population fragmentation.

Le Douglas vert, Pseudotsuga menziesii Mirb. Franco, est une essence candidate de premier intérêt pour la diversification adaptative aux changements climatiques. Les peuplements arrivant à maturité, les gestionnaires s’interrogent sur le mode de régénération : par plantation ou semis naturels ? L’objectif de cette étude était d’évaluer la variabilité génétique présente dans un verger à graines français de Douglas. Pour cela, 29 descendances maternelles et un lot de graines issu d’une récolte commerciale ont été étudiés à l’aide de 11 marqueurs microsatellites nucléaires. Le niveau de fertilité des clones a également été testé. Nos résultats ont montré que ces populations présentaient une diversité génétique importante mais aussi un fort déficit en hétérozygotes. De nouveaux allèles sont apparus chez les descendants. Une contribution paternelle inégale des clones a été mise en évidence. Nos résultats ont également permis de mettre en évidence l’impact de la génétique et de l’environnement sur le niveau de fertilité des clones., Douglas-fir, Pseudotsuga menziesii Mirb. Franco is a candidate of primary interest for adaptative diversification to climate change. Stands maturing, forest managers have to choose the regeneration mode: through planting or natural regeneration? The aim of this study was to evaluate the genetic variability of a French Douglas-fir seed orchard. For this, 29 maternal offsprings and a commercial seed lot were studied using 11 nuclear microsatellite markers. The fertility of clones was also tested. Our results showed that these populations had a significant genetic diversity and a strong deficit in heterozygotes. New alleles appeared in the offspring. An unequal paternal contribution of the clones was also demonstrated. Our results also highlight the impact of genetic and environment on clones’ fertility.

International audience; Negative frequency dependent selection (NFDS) is supposed to be the main force controlling allele evolution at the gametophytic self-incompatibility locus (S-locus) in strictly outcrossing species. Genetic drift also influences S-allele evolution. In perennial sessile organisms, evolution of allelic frequencies over two generations is mainly shaped by individual fecundities and spatial processes. Using wild cherry populations between two successive generations, we tested whether S-alleles evolved following NFDS qualitative and quantitative predictions. We showed that allelic variation was negatively correlated with parental allelic frequency as expected under NFDS. However, NFDS predictions in finite population failed to predict more than half S-allele quantitative evolution. We developed a spatially explicit mating model that included the S-locus. We studied the effects of self-incompatibility and local drift within populations due to pollen dispersal in spatially distributed individuals, and variation in male fecundity on male mating success and allelic frequency evolution. Male mating success was negatively related to male allelic frequency as expected under NFDS. Spatial genetic structure combined with self-incompatibility resulted in higher effective pollen dispersal. Limited pollen dispersal in structured distributions of individuals and genotypes and unequal pollen production significantly contributed to S-allele frequency evolution by creating local drift effects strong enough to counteract the NFDS effect on some alleles.

Interest in pollen-borne gene dispersal has grown with the cultivation of genetically modified plants. To date both experimental data and models of oilseed rape (OSR) Brassica napus pollen movement at the landscape scale do not clearly differentiate between wind- and insect-mediated dispersal. Estimations of pollen-borne gene dispersal would be valuable for managing potential escapes of transgenes. Our study provides clear evidence that a large variety of insect species can transfer viable pollen between oilseed rape plants over considerable distances (>1.1 km). Insect’s diversity according to geographical site and years. However, the majority of pollinator have OSR pollen in their body hairs, only 39.4% of the insects caught on male-sterile flowers carried OSR pollen. Although we could not determine with precision the role of the wind and the insects in the OSR pollination, it would seem that insects take part in a more important way in pollination of plants present in edges of fields, thus increasing cross pollination rate. Our results provide valuable data to improve models of pollen dispersal for entomophilous crops at the landscape scale. These models are essential to help land-managers reduce pollen-borne gene dispersal from genetically modified plants to wild relative and field planted with non-GM crops, L’intérêt pour la dispersion des gènes via le pollen a augmenté avec les cultures de plantes génétiquement modifiées. A ce jour, les données expérimentales ainsi que la modélisation portant sur les mouvements du pollen de colza, Brassica napus L., à l’échelle du paysage ne différencie pas clairement la part du vent et des insectes dans cette dispersion. Cependant, l’estimation de la dispersion des gènes par le pollen reste une condition nécessaire pour la gestion des risques d’échappement des (trans-)gènes vers l’environnement et les cultures conventionnelles. A travers cette thèse, nous avons pu mettre en évidence qu’une grande diversité d’insectes pollinisateurs pouvait transporter du pollen viable entre différentes plantes de colza sur des distances importantes (>1.1 km). La diversité d’insectes varie d’une région à l’autre et d’une année sur l’autre. Cependant, bien que la majorité des insectes sur une zone de grande production de colza ait du pollen de cette culture sur leur corps, seulement 39,4 % des insectes capturés sur des plantes mâle-stériles transportent du pollen de colza viable. Bien que nous n’ayons pas pu déterminer avec précision la part du vent et des insectes dans le pollinisation du colza, il semblerait que les insectes participent de façon plus importante à la pollinisation de plantes présentes en bordures de champs, augmentant ainsi le taux de pollinisation croisée. Nos résultats fournissent des données fiables pour améliorer les modèles de dispersion pollinique pour des cultures entomophiles à l’échelle du paysage. Ces modèles sont essentiels pour l’aide à la gestion afin de réduire la dispersion des gènes par le pollen des cultures génétiquement modifiées vers les plantes sauvages ou les cultures conventionnelles

International audience; European black poplar (Populus nigra L.) can be found in three interconnected ecosystems: (i) natural riparian forests, (ii) cultivated stands through P. ×euramericana interspecific hybrids, and (iii) ornamental plantings through P.nigra cv. ‘Italica’ (i.e., Lombardy poplar). As a first step to assess the potential impact of cultivated and ornamental poplars on the genetic diversity of wild populations, pollen flow was modelled within a wild P.nigra stand located at close vicinity of a Lombardy poplar row. An inventory of 484 wild P. nigra adult trees was realized on this 11.5 ha study site located along the Loire River. Several physical and biological parameters such as flowering phenology, physical distance, and tree size were measured on all trees. Pollen flow was estimated by collecting 1680 seeds from 31 females distributed over the site, and by modelling pollen dispersal using mating model and paternity analysis based on 10 SSR markers. We detected a high immigration rate (45%), and 4% of the seeds could be attributed to Lombardy poplars. The model that best fitted the data involved an exponential power distribution curve with a fat-tailed dispersal kernel. Phenological assortative mating and short distance pollen dispersal were identified as the main factors influencing reproductive success and hybridization between Lombardy and wild poplars.

National audience; Emblématique des derniers fleuves « sauvages » d’Europe (Loire, Danube...), le peuplier noir est inféodé à ces milieux dynamiques et peu aménagés par l’homme, en nette régression. Le réservoir de diversité génétique constitué par les populations naturelles actuelles pourrait être menacé par des échanges de gènes ou de pathogènes avec les peupleraies cultivées. Une analyse des interactions entre compartiments sauvage et cultivé devrait fournir des indicateurs d’aménagement et de gestion durable des ressources biologiques du peuplier noir.

International audience; The comparison between estimates of historical gene flow, using variance in allelic frequencies, and estimates of contemporary gene flow, using parentage assignment, is expected to provide insights into ecological and evolutionary processes at work within and among populations. Genetic variation at microsatellite loci was used to quantify genetic structure in two wind pollinated, gravity and animal-dispersed tree species (Fagus sylvatica L. and Fagus crenata Blum.) and to derive historical estimates of gene flow. The gene dispersal distances estimated assuming effective population density to be 1/4 of the observed density were not, vert, similar77 m in European beech and not, vert, similar40 m in Japanese beech. Parentage analyses and a neighbourhood model approach were used to estimate contemporary patterns of seed and pollen dispersal. Our results suggest restricted seed dispersal abilities in both European beech (δs = 10.5 m) and Japanese beech (δs = 12.4 m), with an exponential shaped seed dispersal kernel. A non-negligible rate of seed immigration (ms = 27%) was detected in European beech sites but not in Japanese beech site. Pollen dispersal within studied sites also appeared limited (δp = 41.63 m in European beech and δp = 79.4 m in Japanese beech), despite high rate of pollen immigration (mp = 68% in European beech and mp = 40% m in Japanese beech). Interestingly, contemporary and historical estimates of gene flow were within the same order of magnitude (a few tens of meters)

Parents and progenies genetic diversity, and male and female contributions to the seed crop were assessed in three experimental Prunus avium seed orchards. Collected data were used to compare different effective population sizes, based on phenological, seed crop and paternity analysis. Our results did not show any difference of genetic diversity between parents and progenies. A limited pollen pollution was detected. We showed that distance and coflowering among clones had a significant effect on effective pollination, and a significant effect of the production of flowers was revealed in one of the seed orchards. Our study also revealed a quite low number of effective size of fathers per mother, but high effective sizes of mothers, fathers and parents at the level of the seed orchard. Finally, the calculation of effective size of mothers, fathers and parents was not highly modified when having the complete information based on the paternity analysis., La diversité génétique des parents et de leurs descendants, ainsi que les contributions mâle et femelle à la récolte de graines ont été estimées dans trois vergers à graines expérimentaux de Prunus avium. Les données collectées ont été utilisées pour comparer différentes tailles de population efficace, en se basant sur l'analyse de la phénologie, de la récolte de graines et de la paternité. Nos résultats n'ont pas montré de différence de diversité génétique entre les parents et les descendants. Une pollution pollinique limitée a été mise en évidence. Nous avons montré un effet significatif de la distance et de la cofloraison entre clones sur la pollinisation efficace, ainsi qu'un effet significatif de la production de fleurs dans l'un des vergers à graines. Notre étude a aussi révélé un faible nombre efficace de pères à l'échelle de chaque mère, et un nombre efficace de mères, de pères et de parents important à l'échelle du verger à graines. Enfin, le calcul des tailles efficaces de pères et de parents à l'échelle du verger à graines n'a pas été fortement influencé par le fait d'avoir l'information totale de contribution donnée par l'analyse de paternité.

Des expérimentations réalisées en 1998 par l'AGPM ont permis de mesurer la dispersion efficace du pollen de maïs en conditions climatiques réelles en utilisant une parcelle de plantes contenant un marqueur dominant (ici une coloration en bleu du grain) située au sein d'un champ de plantes ne contenant pas le marqueur. Ces expérimentations, accompagnées d'une modélisation mécaniste de la fonction de dispersion du pollen, avaient permis d'ajuster des modèles de dispersion sur les données observées (Klein, 2000 ; Klein et al., 2003). Il est alors possible de réaliser des prédictions de taux de pollinisations croisées entre deux parcelles de maïs sur la base de ces résultats (Angevin et al., 2001). Cependant, tout ce travail a été réalisé en milieu continu (c'est-à-dire pour un champ entièrement couvert de maïs) et il est très probable qu'une discontinuité du couvert végétal implique une modification de la fonction de dispersion pour cette espèce. La dispersion est en effet anémophile et la structure des écoulements d'air est fondamentalement différente à l'intérieur d'une parcelle de maïs et en dehors de celle-ci. Des expérimentations ont donc été réalisées en 1999 et 2000 pour mesurer la dispersion du pollen de maïs en présence d'une discontinuité du couvert végétal et pour vérifier dans quelle mesure celle-ci est effectivement différente de la dispersion en milieu continu. Nous présentons, dans une première partie, les résultats des expérimentations de 2000, conduites dans deux champs de maïs avec deux types de discontinuités du couvert végétal (tournesol ou trèfle). Dans une seconde partie, nous présentons quelques prédictions réalisées pour ces expérimentations en utilisant les modèles ajustés sur des données de dispersion en milieu continu ainsi que des données météorologiques acquises indépendamment., "Modelling of pollen dispersal appears necessary to assess the impact of transgenic crops in agro-ecosystems. Indeed pollen dispersal is a major component of geneflow and will therefore determine both cross-pollination levels between fields and from fields to potential related species. Numerous pollen dispersal experiments have therefore been published in the last ten years. Published pollen dispersal experiments on corn are seldom (Bateman (1947) reanalysed by Tufto et al. (1997), Klein et al. (2003)). For our part, the AGPM (a French technical institute of corn) performed a first experiment on corn in 1998 to measure its efficient pollen dispersal. The experimental design was a central plot of blue grain corn surrounded by classical yellow corn. The development of quasi-mechanistic dispersal models made it possible to derive individual dispersal functions from the results of these experiments (Klein et al. 2003). The knowledge of such a function makes it possible to predict cross-pollination rates between two adjacent corn fields (Angevin et al. 2001; Lavigne et al. 1996; Lavigne et al. 1998; Tufto et al. 1997). However, these models were developed for a continuous corn canopy (the all area modelled is covered with corn plants) and it is probable that discontinuities in the canopy will result in modifications of the individual dispersal function. Indeed, corn is wind pollinated and air movement differs within and outside fields (Mc Cartney 1997; Wilson et al. 1982). Two experiments were therefore performed in 2000 to measure pollen dispersal over a discontinuity in the canopy and results were compared to expected dispersal patterns over a continuous canopy to estimate the impact of such a discontinuity on efficient dispersal.