i simposio anual de botánica española

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José Carlos del Valle [email protected] La secuenciación del plastoma completo en la sección Psammophilae (Silene) revela un proceso de hibridación en poblaciones interiores y divergencia en las poblaciones de las Islas Baleares I Simposio Anual de Botánica Española

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Page 1: I Simposio Anual de Botánica Española

José[email protected]

La secuenciación del plastoma completo en la sección Psammophilae (Silene) revela un proceso de hibridación en poblaciones interiores y divergencia en las poblaciones de las Islas Baleares

ISimposioAnualdeBotánicaEspañola

Page 2: I Simposio Anual de Botánica Española

Morethan20,000plantspeciesà60%(13,000spp.)areendemicofthisregion

Médailetal.1999.ConservationBiology

MediterraneanBasin:hotspotofbiodiversity

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 3: I Simposio Anual de Botánica Española

TheBalearicIslandsareespeciallyrichinendemics,makingthemexcellentmodelsforunderstandingspeciation

Chuecaetal.2015JournalofBiogeography

-5.5Ma

30Mya 21Mya 15Mya

10Mya Present

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 4: I Simposio Anual de Botánica Española

TheisolationofBalearicIslandscontrastswiththecolonizationeventsinotherMediterraneanislands

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 5: I Simposio Anual de Botánica Española

TheisolationofBalearicIslandscontrastswiththecolonizationeventsinotherMediterraneanislands

Reyment1983Oikos

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 6: I Simposio Anual de Botánica Española

TheisolationofBalearicIslandscontrastswiththecolonizationeventsinotherMediterraneanislands

Reyment1983Oikos

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Bittkau&Comes2005MolecularEcology

Page 7: I Simposio Anual de Botánica Española

IntheIberianPeninsula,dramaticgeologicalandclimaticchangeshaverepeatedlycausedfragmentation,contraction,andexpansionofspeciesranges

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 8: I Simposio Anual de Botánica Española

IntheIberianPeninsula,dramaticgeologicalandclimaticchangeshaverepeatedlycausedfragmentation,contraction,andexpansionofspeciesranges

Increasedchancesforhybridizationandintrogression

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 9: I Simposio Anual de Botánica Española

HybridizationeventsareimportanteventsinthetribeSileneae(Caryophyllaceae)

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 10: I Simposio Anual de Botánica Española

HybridizationeventsareimportanteventsinthetribeSileneae(Caryophyllaceae)

TheabilityofSilenelatifoliaandS.dioicatohybridizeisoneofthebestexamplesofincompletereproductiveisolationinthisgroup

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 11: I Simposio Anual de Botánica Española

Hathwayetal.BotanicalJournaloftheLinneanSociety

HybridizationeventsareimportanteventsinthetribeSileneae(Caryophyllaceae)

TheabilityofSilenelatifoliaandS.dioicatohybridizeisoneofthebestexamplesofincompletereproductiveisolationinthisgroup

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 12: I Simposio Anual de Botánica Española

PhylogeniesinSileneaearefrequentlyincongruentwithmorphology-basedclassifications

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 13: I Simposio Anual de Botánica Española

PhylogeniesinSileneaearefrequentlyincongruentwithmorphology-basedclassifications

ThetribeSileneaeissubdividedintoeightgeneraàSileneisthemostdiverse,withapproximately470spp.-  SubgenusSilene-  SubgenusBehenantha

ErixonandOxelman2008.MolecularPhylogeneticsandEvolution

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 14: I Simposio Anual de Botánica Española

0.02

S. adscendens *

S. psammitis * S. williamsii

S. fabaria

S. macrodonta S. lydia

S. germana *

S. reinholdii

S. elisabethae

S. uniflora

S. foetida

S. samia

S. zawadskii

S. akinfievii

S. aegaea

S. quadriloba S. sordida

S. pentelica

S. virginica

S. stockenii *

S. nivea

S. multinervia

S. ammophila

S. dioica

S. nana

S. cryptoneura

S. turkestanica

S. menziesii

S. atocion

S. littorea *

S. conoidea

S. heuffelii S. marizii

S. diclinis

S. tatarinowii S. insularis

S. dichotoma

S. laconica

S. sedoides2

S. thysanodes

S. noctiflora

S. conica

S. viscosa

S. integripetala

S. fedtschenkoana

S. vulgaris

S. baccifera

S. sedoides

S. latifolia

S. haussknechtii

S. pendula

S. viscidula

S. littorea S. cambessedesii *

1

0.92

1

1

1

1

0.99

0.94

1

0.98

0.99

1

1

1

1

1

1

0.94

1

SileneSect.Psammophilae

Casimiro-Soriguer2015

S. stockenii

S. littorea S. adscendens S. cambessedesii

S. psammitis

•  FivespeciesendemictotheIberianPeninsulaandBalearicIslands

•  Self-compatible,mainlypollinatedbyinsects•  Distinctedaphicaffinities

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 15: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 16: I Simposio Anual de Botánica Española

Whataretheaimsofthisstudy?

ToexplainthephylogeographicpatternsofSileneSect.Psammophilae

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 17: I Simposio Anual de Botánica Española

Whataretheaimsofthisstudy?

ToexplainthephylogeographicpatternsofSileneSect.Psammophilae

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

How?Byusingagenomeskimmingapproach

Straubetal.2012.AmericanJournalofBotany

Page 18: I Simposio Anual de Botánica Española

DNA

REFERENCE-GUIDEDASSEMBLY

DENOVOASSEMBLY(WITHOUTREFERENCE)

FragmentationAmplification

Reference

DNA

DNA

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 19: I Simposio Anual de Botánica Española

Sloanetal.2012.GenomeBiologyandEvolution

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 20: I Simposio Anual de Botánica Española

Whynextgenerationsequencing(NGS)?

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 21: I Simposio Anual de Botánica Española

Whynextgenerationsequencing(NGS)?

Parksetal.2009.BMCBiology

Phylogeneticresolution:

A) 2lociB)Wholechloroplast(increaseof∼60xphylogeneticinformativecharacters)

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 22: I Simposio Anual de Botánica Española

Whynextgenerationsequencing(NGS)?

Parksetal.2009.BMCBiology

Phylogeneticresolution:

A) 2lociB)Wholechloroplast(increaseof∼60xphylogeneticinformativecharacters)

Whittalletal.2010MolecularEcology

LowlevelofdivergenceinPinustorreyana(1polymorphism⁄∼21kb)

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 23: I Simposio Anual de Botánica Española

Librarypreparation Sequencing Dataanalysis

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 24: I Simposio Anual de Botánica Española

Librarypreparationandsequencingdetails:

• DNAextractions:5individualsperpopulation• NexteraKitw/barcodes• SequencedonHiSeq@USC’sEpigenomeCenter(CA)

o  Single-end:4sampleso  Paired-end:22samples

Librarypreparation Sequencing Dataanalysis

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 25: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 26: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Trimofrawdata

Page 27: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Trimofrawdata•  Reference-guidedassembly

Page 28: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Trimofrawdata•  Reference-guidedassembly•  Extractionofconsensussequence

Page 29: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Trimofrawdata•  Reference-guidedassembly•  Extractionofconsensussequence

GTCAATGACCCGGCAACGACT

Page 30: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Trimofrawdata•  Reference-guidedassembly•  Extractionofconsensussequence

•  Alignment(MAFFT)

GTCAATGACCCGGCAACGACT

Page 31: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Trimofrawdata•  Reference-guidedassembly•  Extractionofconsensussequence

•  Alignment(MAFFT)•  Phylogeneticreconstruction

GTCAATGACCCGGCAACGACT

Page 32: I Simposio Anual de Botánica Española

SequencingresultsandcpDNA,mtDNAandnrDNAassemblies’information:

Averagesequencingdepth(median)

Assemblylength

Recoveredsequence

Variablesites

cpDNA 359.91X(153.95X) 154,199bp ∼99% 6,322

mtDNA* 33.4X(10.5X) 254,270bp ∼38% -

nrDNA 2,765.2X(2,046.7X) 6,415bp 100% 257

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 33: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Wuetal.2015.PNAS

Page 34: I Simposio Anual de Botánica Española

SequencingresultsandcpDNA,mtDNAandnrDNAassemblies’information:

*Weselectedaconcatenationof5,648bpfromsixmitochondrialgenes(130variablesites)

Averagesequencingdepth(median)

Assemblylength

Recoveredsequence

Variablesites

cpDNA 359.91X(153.95X) 154,199bp ∼99% 6,322

mtDNA* 33.4X(10.5X) 254,270bp ∼38% -

nrDNA 2,765.2X(2,046.7X) 6,415bp 100% 257

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 35: I Simposio Anual de Botánica Española

Phylogeneticresults:

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 36: I Simposio Anual de Botánica Española

cpDNA:

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 37: I Simposio Anual de Botánica Española

cpDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 38: I Simposio Anual de Botánica Española

cpDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  17of27(63%)nodeswithBS>70

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 39: I Simposio Anual de Botánica Española

cpDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  17of27(63%)nodeswithBS>70-  Veryfewgeographicpatterns:

-  BalearicIslands-  ThreepopulationsfromCadiz

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 40: I Simposio Anual de Botánica Española

cpDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  17of27(63%)nodeswithBS>70-  Veryfewgeographicpatterns:

-  BalearicIslands-  ThreepopulationsfromCadiz

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 41: I Simposio Anual de Botánica Española

cpDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  17of27(63%)nodeswithBS>70-  Veryfewgeographicpatterns:

-  BalearicIslands-  ThreepopulationsfromCadiz

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 42: I Simposio Anual de Botánica Española

mtDNA:

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 43: I Simposio Anual de Botánica Española

mtDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 44: I Simposio Anual de Botánica Española

mtDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 45: I Simposio Anual de Botánica Española

mtDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70-  ThemtDNA-basedtreesdidnotshow

anyclearphylogeographicpattern,exceptforpopulationsfromCadiz

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 46: I Simposio Anual de Botánica Española

mtDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70-  ThemtDNA-basedtreesdidnotshow

anyclearphylogeographicpattern,exceptforpopulationsfromCadiz

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 47: I Simposio Anual de Botánica Española

mtDNA:

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70-  ThemtDNA-basedtreesdidnotshow

anyclearphylogeographicpattern,exceptforpopulationsfromCadiz

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 48: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

nrDNA:

Page 49: I Simposio Anual de Botánica Española

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

nrDNA:

Page 50: I Simposio Anual de Botánica Española

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

nrDNA:

Page 51: I Simposio Anual de Botánica Española

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70-  Veryfewgeographicpatterns:

-  FivepopulationsfromAlmeria-  ThreepopulationsfromCadiz+

onepopulationfromMalaga

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

nrDNA:

Page 52: I Simposio Anual de Botánica Española

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70-  Veryfewgeographicpatterns:

-  FivepopulationsfromAlmeria-  ThreepopulationsfromCadiz+

onepopulationfromMalaga

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

nrDNA:

Page 53: I Simposio Anual de Botánica Española

-  MLandBayesiananalysisshowedmostlycongruenttopologies

-  4of27(15%)nodeswithBS>70-  Veryfewgeographicpatterns:

-  FivepopulationsfromAlmeria-  ThreepopulationsfromCadiz+

onepopulationfromMalaga

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

nrDNA:

Page 54: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 55: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 56: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 57: I Simposio Anual de Botánica Española

2.34Ma

1.33Ma

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 58: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 59: I Simposio Anual de Botánica Española

BAPS:Populationstructuring

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 60: I Simposio Anual de Botánica Española

ThereisjustonegeneticclusterforthecpDNAdata(K1=-37,598.87,K2=−39,489.59,K3=−39,576.70,K4=−40,069.07)

BAPS:Populationstructuring

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 61: I Simposio Anual de Botánica Española

DiscriminantAnalysisofPrincipalComponents(DAPC)

Balearicpopulations

Speciesaspriors:

ThereisjustonegeneticclusterforthecpDNAdata(K1=-37,598.87,K2=−39,489.59,K3=−39,576.70,K4=−40,069.07)

BAPS:Populationstructuring

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 62: I Simposio Anual de Botánica Española

DiscriminantAnalysisofPrincipalComponents(DAPC)

Balearicpopulations

Speciesaspriors: Locationaspriors:

ThereisjustonegeneticclusterforthecpDNAdata(K1=-37,598.87,K2=−39,489.59,K3=−39,576.70,K4=−40,069.07)

BAPS:Populationstructuring

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 63: I Simposio Anual de Botánica Española

DAPCresultswhenusingspeciesaspriors:

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 64: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

PartialManteltest:correlationbetweengeneticvariationandgeographicdistance

Page 65: I Simposio Anual de Botánica Española

•  Allpopulations:P<0.001,r=0.35•  Thecorrelationwasnotsignificant

whenanalyseswereconductedseparately

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

PartialManteltest:correlationbetweengeneticvariationandgeographicdistance

Page 66: I Simposio Anual de Botánica Española

•  Allpopulations:P<0.001,r=0.35•  Thecorrelationwasnotsignificant

whenanalyseswereconductedseparately

•  Allpopulations:FST=0.23;P<0.001.Mostofthegeneticvariationwasconcentratedwithinspecies(77.3%)

•  NogeneticdifferentiationneitheramongmainlandspeciesnoramongBalearicislands

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

PartialManteltest:correlationbetweengeneticvariationandgeographicdistance

AMOVA:geneticdifferentiationamongspecies

Page 67: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 68: I Simposio Anual de Botánica Española

Sangersequencingoffourregions:

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 69: I Simposio Anual de Botánica Española

Sangersequencingoffourregions:•  trnK:814bp•  ycf1:871bp•  atp1:753bp•  ITS:714bp

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 70: I Simposio Anual de Botánica Española

Sangersequencingoffourregions:•  trnK:814bp•  ycf1:871bp•  atp1:753bp•  ITS:714bp

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  99.2%ofsequenceswereidentical(theremaining0.8%correspondtoambiguitiesthatwerepartiallyvalidated)

Page 71: I Simposio Anual de Botánica Española

Sangersequencingoffourregions:•  trnK:814bp•  ycf1:871bp•  atp1:753bp•  ITS:714bp

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  99.2%ofsequenceswereidentical(theremaining0.8%correspondtoambiguitiesthatwerepartiallyvalidated)

•  MostSNPswerealsopresentinsomepopulationsfromtheSandSEoftheIberianPeninsula.However:

Page 72: I Simposio Anual de Botánica Española

Sangersequencingoffourregions:•  trnK:814bp•  ycf1:871bp•  atp1:753bp•  ITS:714bp

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  99.2%ofsequenceswereidentical(theremaining0.8%correspondtoambiguitiesthatwerepartiallyvalidated)

•  MostSNPswerealsopresentinsomepopulationsfromtheSandSEoftheIberianPeninsula.However:o  ITS1/ITS2:2SNPspresentonlyin

Balearicpopulationso  ycf1:1SNPwasexclusivelyfoundin

allS.cambessedesiisamples

Page 73: I Simposio Anual de Botánica Española

ycf1

ITS

•  Verylownumberofinternalbrancheswithstrongsupport

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

trnK

atp1

Page 74: I Simposio Anual de Botánica Española

ycf1

ITS

•  Verylownumberofinternalbrancheswithstrongsupport

•  Onlyintheycf1-basedtree,theAlmenarapopulationformedaclusterwithBalearicpopulations,butwithbutnodewasonlymoderatelysupported

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

trnK

atp1

Page 75: I Simposio Anual de Botánica Española

1.  Phylogeneticreconstruction2.  Genetree-Speciestreereconciliation3.  Populationgeneticanalyses4.  SimilarityofS.cambessedesiiplants

frommainlandandBalearicpopulations

5.  SNPsvalidation

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 76: I Simposio Anual de Botánica Española

SangersequencingwasperformedinordertovalidateputativeSNPs:

vs

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 77: I Simposio Anual de Botánica Española

SangersequencingwasperformedinordertovalidateputativeSNPs:

•  PCRofmanysamplesaspossiblefromallpopulations

vs

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 78: I Simposio Anual de Botánica Española

SangersequencingwasperformedinordertovalidateputativeSNPs:

•  PCRofmanysamplesaspossiblefromallpopulations•  Amplificationandsequencingofspecificregionswithhighnumberof

phylogeneticallyinformativesiteso  trnK:814bp–60SNPso  atp1:753bp–125SNPs

vs

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 79: I Simposio Anual de Botánica Española

Wesequenced16,648bp(trnK)and15,813bp(atp1)bySangerSeq:

trnK=99.1%confirmed•  3SNPsconfirmedat100%•  47SNPsconfirmedat50%•  10SNPsnotconfirmed

atp1=98.1%confirmed•  11SNPsconfirmedat100%•  98SNPsconfirmedat50%•  16SNPsnotconfirmed

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 80: I Simposio Anual de Botánica Española

Wesequenced16,648bp(trnK)and15,813bp(atp1)bySangerSeq:

NGS data

NGS data

Sanger-F

Sanger-F

Sanger-R

Sanger-R

T

A

trnK=99.1%confirmed•  3SNPsconfirmedat100%•  47SNPsconfirmedat50%•  10SNPsnotconfirmed

atp1=98.1%confirmed•  11SNPsconfirmedat100%•  98SNPsconfirmedat50%•  16SNPsnotconfirmed

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 81: I Simposio Anual de Botánica Española

Mainconclusions

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 82: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

①  PhylogeneticrelationshipsandhybridizationinIberianSilene

Page 83: I Simposio Anual de Botánica Española

•  Thereisanincongruencebetweentaxonomyandphylogeographicresults.Infact,geographywasabetterpredictorofrelatednessthaneithermorphology-basedspeciesboundariesoredaphicpreferences

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

①  PhylogeneticrelationshipsandhybridizationinIberianSilene

Page 84: I Simposio Anual de Botánica Española

•  Thereisanincongruencebetweentaxonomyandphylogeographicresults.Infact,geographywasabetterpredictorofrelatednessthaneithermorphology-basedspeciesboundariesoredaphicpreferences

•  IncongruenceamonggenomesandtheintricaterelationshipsamongspeciessuggesthybridizationisactinginSileneSect.Psammophilae

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

①  PhylogeneticrelationshipsandhybridizationinIberianSilene

Page 85: I Simposio Anual de Botánica Española

•  Thereisanincongruencebetweentaxonomyandphylogeographicresults.Infact,geographywasabetterpredictorofrelatednessthaneithermorphology-basedspeciesboundariesoredaphicpreferences

•  IncongruenceamonggenomesandtheintricaterelationshipsamongspeciessuggesthybridizationisactinginSileneSect.Psammophilae

•  Geographicproximityofmorphologicallydistinctspeciesincreasestheprobabilityofinterspecifichybridizationorintrogression

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

①  PhylogeneticrelationshipsandhybridizationinIberianSilene

Page 86: I Simposio Anual de Botánica Española

stockeniiadscendens

littoreapsammitis≠

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 87: I Simposio Anual de Botánica Española

stockeniiadscendens

littoreapsammitis≠

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 88: I Simposio Anual de Botánica Española

•  Thereisanincongruencebetweentaxonomyandphylogeographicresults.Infact,geographywasabetterpredictorofrelatednessthaneithermorphology-basedspeciesboundariesoredaphicpreferences

•  IncongruenceamonggenomesandtheintricaterelationshipsamongspeciessuggesthybridizationisactinginSileneSect.Psammophilae

•  Geographicproximityofmorphologicallydistinctspeciesincreasestheprobabilityofinterspecifichybridizationorintrogression

•  ArespeciesofSileneSect.Psammophilaeasinglespecies?

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

①  PhylogeneticrelationshipsandhybridizationinIberianSilene

Page 89: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Page 90: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

②  GeographicisolationpromotesgeneticdifferentiationofBalearicpopulations

Page 91: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  ModerategeneticdifferentiationofS.cambessedesiiwithrespecttomainlandspecies

②  GeographicisolationpromotesgeneticdifferentiationofBalearicpopulations

Page 92: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  ModerategeneticdifferentiationofS.cambessedesiiwithrespecttomainlandspecies

•  ThisgeneticdifferentiationisprobablyduetofoundereffectsfollowingthecolonizationoftheBalearicIslandsbyasmallnumberofindividualsand/orsubsequentbottlenecks

②  GeographicisolationpromotesgeneticdifferentiationofBalearicpopulations

Colonizationevent

Page 93: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  AbsenceofgeneticdifferentiationbetweenpopulationsfromIbizaandFormentera

②  GeographicisolationpromotesgeneticdifferentiationofBalearicpopulations

Page 94: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  AbsenceofgeneticdifferentiationbetweenpopulationsfromIbizaandFormentera

②  GeographicisolationpromotesgeneticdifferentiationofBalearicpopulations

•  TheoriginofS.cambessedesiicouldbeexplainedbyalongdistantdispersaleventfrommainlandtotheBalearicislands

Page 95: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  AbsenceofgeneticdifferentiationbetweenpopulationsfromIbizaandFormentera

②  GeographicisolationpromotesgeneticdifferentiationofBalearicpopulations

•  TheoriginofS.cambessedesiicouldbeexplainedbyalongdistantdispersaleventfrommainlandtotheBalearicislands

•  GenetictracesobservedinDNAsequencesofAlmenaraindividualsaretheresultofatleastonedispersaleventfromtheislandsbacktothemainland,followedbyintrogressionwithmainlandpopulations

Page 96: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

③  Ontherelativeaccuracyofreference-guidedassemblyofeachgenome

Page 97: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Genomeskimmingisanefficientapproachtogeneratethemajorityofthechloroplastgenome,nrDNAcistron,andsomemitochondrialcodingsequences

③  Ontherelativeaccuracyofreference-guidedassemblyofeachgenome

X

Page 98: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Genomeskimmingisanefficientapproachtogeneratethemajorityofthechloroplastgenome,nrDNAcistron,andsomemitochondrialcodingsequences

③  Ontherelativeaccuracyofreference-guidedassemblyofeachgenome

•  Largerfragmentsofthemitochondrialgenome,includingintronsandintergenicregions,willbenecessaryforfurtherbiogeographicanalyses

X

Page 99: I Simposio Anual de Botánica Española

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

•  Genomeskimmingisanefficientapproachtogeneratethemajorityofthechloroplastgenome,nrDNAcistron,andsomemitochondrialcodingsequences

③  Ontherelativeaccuracyofreference-guidedassemblyofeachgenome

•  Largerfragmentsofthemitochondrialgenome,includingintronsandintergenicregions,willbenecessaryforfurtherbiogeographicanalyses

•  InSilene,lineagesfromhybridizationhavephylogenetichistoriesthatmaybecannotbeeasilysolved,evenwithhighamountofdatafromNGS

X

Page 100: I Simposio Anual de Botánica Española

CGL2009-08257,CGL2012-37646andCGL2015-63827-P

Acknowledgements

LasecuenciacióndelplastomacompletoenlasecciónPsammophilae(Silene)revelaunprocesodehibridaciónenpoblacionesinterioresydivergenciaenlaspoblacionesdelasIslasBaleares

Thankyouforyourhelp:•  JustenB.Whittall–SantaClaraUniversity,SantaClara,CA,USA)•  InésCasimiro-Soriguer–UniversidadPablodeOlavide,Seville,Spain)•  EduardoNarbona–UniversidadPablodeOlavide,Seville,Spain•  MªLuisaBuide–UniversidadPablodeOlavide,Seville,Spain•  DarynBaker–SantaClaraUniversity,SantaClara,CA,USA)•  MarcialEscudero–UniversidaddeSevilla,Seville,Spain)•  Thunder–SantaClaraUniversity,SantaClara,CA,USA)•  ÁgataCardoso…andthankyouforyourattention!

Page 101: I Simposio Anual de Botánica Española