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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 50, Number Supplement, 1993
Genetics of oaks
Page(s) 186s - 202s
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:19930717
Ann. For. Sci. 50 (1993) 186s-202s
DOI: 10.1051/forest:19930717

Gene diversity in natural populations of oak species

A Kremer and RJ Petit

INRA, laboratoire de génétique et d'amélioration des arbres forestiers, BP 45, 33610 Gazinet, Cestas, France

Abstract - This contribution reviews studies of nuclear and organelle gene diversity in oak species. Studies of allozymes were reported for 33 species belonging to the sections Erythrobalanus, Lepidobalanus and Mesobalanus of the genus Quercus. The extent and organization of gene diversity were investigated at 3 hierarchical levels: complex, species and population. Total diversity at the species and population level varies greatly among species (from 0.06 to 0.40). The range of variation among species is as large as that observed in other plant genera. Life history characteristics and evolutionary history are the main explanations for these results. Species with large and continuous distributions such as Q petraea and Q rubra exhibit high levels of gene diversity. Within a complex, most of the nuclear gene diversity is distributed within populations (74%). The remaining diversity is mainly due to species differentiation (23%), while the between-population component is low (3%). Organelle gene diversity has been investigated recently in 2 species complexes in the section Lepidobalanus (one in North America and one in Europe). Compared to nuclear genes, organelle gene diversity is strikingly different. Contributions of within-stand variation, species differentiation and population differentiation to total diversity, are respectively 13%, 11 % and 76%. Trees of a given population generally share the same chloroplast genome. Moreover, trees of different species (with reported introgression) occupying the same stand exhibit a high degree of similarity.


Résumé - Diversité génétique dans les populations de chênes. Cette contribution présente une synthèse des résultats obtenus sur la diversité génétique nucléaire et cytoplasmique chez les chênes. À l'heure actuelle, des données existent sur 33 espèces appartenant aux sections Erythrobalanus, Lepidobalanus et Mesobalanus du genre Quercus. Les analyses ont porté sur l'estimation du niveau de diversité et sur la répartition de la diversité entre les 3 niveaux : complexe, espèce et population. La diversité totale au niveau espèce et population montre une variation importante (entre 0,06 et 0,40). L'amplitude de variation entre espèces est aussi importante que celle observée dans d'autres genres. Les caractéristiques biologiques des espèces ainsi que leur histoire évolutive permettent d'interpréter ces résultats. Les espèces à large aire de distribution, telles que Q petraea et Q robur manifestent des niveaux élevés de diversité. Au niveau d'un complexe d'espèces, la majeure partie de la diversité réside à l'intérieur des populations (74%); la différenciation entre espèces à l'intérieur du complexe représente 23%, alors que la différenciation entre populations à l'intérieur d'une espèce ne représente plus que 3% de la diversité totale. La diversité génétique cytoplasmique a été étudiée récemment dans 2 complexes de chênes blancs de la section Lepidobalanus (le premier situé en Amérique du Nord, le second en Europe). Les résultats sont très différents de ceux obtenus au niveau nucléaire. Les contributions de la différenciation entre arbres (à l'intérieur des populations), entre populations (à l'intérieur des espèces) et entre espèces sont respectivement de 13, 11 et 76%. Les arbres d'une même population partagent généralement le même génome cytoplasmique. Par ailleurs, les espèces proches, échangeant des gènes et occupant les mêmes peuplements, manifestent une similarité génétique élevée.


Key words: Quercus / nuclear gene diversity / organelle gene diversity / gene differentiation

Mots clés : Quercus / diversité génétique nucléaire / diversité génétique cytoplasmique / différenciation génétique