Multiple introductions and admixture at the origin of the continental spread of the fungal banana pathogen Mycosphaerella fijiensis in Central America: a statistical test using approximate bayesian computation

Robert Stéphanie, Zapater Marie-Françoise, Carlier Jean, Abadie Catherine, Ravigné Virginie. 2015. Multiple introductions and admixture at the origin of the continental spread of the fungal banana pathogen Mycosphaerella fijiensis in Central America: a statistical test using approximate bayesian computation. Revue d'Ecologie, 70, suppl. n°12 "Invasions biologiques" : 127-138.

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Titre français : Introductions multiples et mélange à l’origine de l’expansion continentale du champignon pathogène du bananier Mycophaerella fijiensis en Amérique centrale : un test statistique utilisant le calcul bayésien approché

Quartile : Q4, Sujet : ECOLOGY

Résumé : The reconstruction of the routes of invasions is one of the major challenges of invasion biology. The Ascomycete Mycophaerella fijiensis, causal agent of the Black Leaf Streak Disease of banana, stemming from South-East Asia, has started invading the American continent in 1972 and is now present in all American banana-producing regions. In a previous population genetics study at a global scale we suspected that the American invasion could have resulted from multiple introductions and admixture. In the present study, we aimed at statistically testing this hypothesis using Bayesian scenario choice based on Approximate Bayesian Computation and at inferring the demo-genetic characteristics of this introduction. To do so, we have confronted seven scenarios of disease introduction to previously acquired data consisting of molecular genotyping at 21 microsatellite markers of six American populations, two South-East Asian populations and one Oceanian population. We were able to firmly demonstrate a contribution of Oceania to this invasion. The admixture scenario received a high posterior probability (about 0.7). Parameter inferences suggest equilibrated contributions of Oceania and South-East Asia to the American invasion. The source and current invasive populations seem to have high effective population sizes (of the order of 104). Invasive populations went through a drastic bottleneck of the order of one hundred individuals for about 5 years (50 generations). Altogether these results are very congruent with historical data and are compatible with the assumption that the invasion started from fungal strains accidentally imported on infected banana plants brought back into Honduras from diverse origins in a collection built for the purpose of plant breeding.

Résumé (autre langue) : La reconstruction des histoires d'invasions est l'un des principaux défis de la biologie des invasions. L'ascomycète Mycophaerella fijiensis, agent causal de la maladie des raies noires des bananiers, en provenance d'Asie du Sud-Est, a commencé à envahir le continent américain en 1972 et est aujourd'hui présent dans toutes les régions productrices de bananes d'Amérique. Dans une précédente étude de la structure génétique des populations à l'échelle mondiale, nous supposions que l'invasion américaine pourrait avoir résulté d'introductions multiples et de mélange. Ici, nous avons cherché (i) à tester statistiquement cette hypothèse, et (ii) à inférer les caractéristiques démo-génétiques de cette introduction, en utilisant une technique de choix de scénario par calcul bayésien approché (ABC). Pour ce faire, nous avons confronté sept scénarios d'introduction de la maladie à des données précédemment acquises de génotypage à 21 locus microsatellites de six populations américaines, deux populations d'Asie du Sud-Est et une population océanienne. Nous avons pu démontrer fermement une contribution de l'Océanie à cette invasion, le scénario de mélange ayant reçu une probabilité a posteriori élevée (environ 0,7). Les populations sources semblent avoir des tailles efficaces élevées (de l'ordre de 104). Les populations envahissantes ont subi un goulot d'étranglement fort, de l'ordre d'une centaine d'individus pendant environ 5 ans (50 générations). Au total, ces résultats sont cohérents avec les données historiques et sont compatibles avec l'hypothèse que l'invasion ait commencé à partir de souches fongiques importées accidentellement via des plants de bananiers ramenés de provenances diverses au Honduras dans une collection visant l'amélioration variétale.

Mots-clés Agrovoc : Musa, Mycosphaerella fijiensis, transmission des maladies, modèle mathématique, infestation, histoire naturelle, provenance, distribution géographique, écologie microbienne

Mots-clés géographiques Agrovoc : Amérique centrale

Mots-clés complémentaires : Émergence

Classification Agris : H20 - Maladies des plantes
U10 - Informatique, mathématiques et statistiques

Champ stratégique Cirad : Axe 4 (2014-2018) - Santé des animaux et des plantes

Auteurs et affiliations

• Robert Stéphanie
• Zapater Marie-Françoise, CIRAD-BIOS-UMR BGPI (FRA)
• Carlier Jean, CIRAD-BIOS-UMR BGPI (FRA) ORCID: 0000-0002-6967-1852
• Abadie Catherine, CIRAD-BIOS-UMR BGPI (GLP)
• Ravigné Virginie, CIRAD-BIOS-UMR PVBMT (REU) ORCID: 0000-0002-4252-2574

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/579575/)

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