Speciation in North American water lilies: evidence for the hybrid origin of the newly discovered Canadian endemic Nymphaea loriana sp. nov. (Nymphaeaceae) in a past contact zone.

Field observations of morphologically intermediate water lilies in central Canada suggested a hybrid origin involving the parents Nymphaea odorata Aiton and Nymphaea leibergii Morong despite the fertile nature of these plants. Sequencing of the nrITS and the plastid rps4-trnT-trnF regions further including all members of the north temperate Nymphaea subg. Nymphaea clade, and samples from other hybrids occurring in North America in the wild, allowed us to determine that individuals of N. leibergii and of N. odorata were the maternal and paternal parents, respectively. Hybrids of New England have all proven to be sterile, are genetically variable, and probably are F1. By comparison, the plants of east-central Saskatchewan and west-central Manitoba are fully fertile and genetically uniform based on ISSR and sequence data. On the basis of this evidence, the latter are here described as a new species, Nymphaea loriana sp. nov., which may have originated during the Holocene climatic optimum about 6000 years ago in a past contact zone of the parents. Further hybrids detected between N. odorata and Nymphaea tetragona Georgi, as well as between N. leibergii and N. tetragona, were always sterile. Gene trees of the temperate clade of Nymphaea converge on a clade of small-flowered water lilies (sect. Chamaenymphaea), including N. leibergii, N. tetragona, and Nymphaea pygmaea. Nuclear ITS further resolves an American clade ( Nymphaea mexicana Zucc. - N. odorata) sister to all remaining species. This split into two major subclades also appears in the otherwise less resolved rps4-trnT-trnF tree. Thus the origin of N. loriana is a reticulation between long-separated parental lineages. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Les observations de terrain des nénuphars du centre du Canada dont la morphologie est intermédiaire ont suggéré qu'ils émaneraient d'un hybride dont Nymphaea odorata Aiton et Nymphaea leibergii Morong seraient les parents, malgré la nature fertile de ces végétaux. Le séquençage des régions de l'ETI-nr et du plastide rps4-trnT-trnF incluant tous les membres du clade tempéré Nymphaea subg. Nymphaea, et des échantillons d'autres hybrides présents dans la nature en Amérique du Nord, ont permis aux auteurs de déterminer que les individus N. leibergii et N. odorata constituaient les parents maternels et paternels, respectivement. Les hybrides de Nouvelle-Angleterre se sont tous révélés stériles et génétiquement variables, constituant probablement la F1. En comparaison, les plantes du centre-est de la Saskatchewan et du centre-ouest du Manitoba sont pleinement fertiles et génétiquement uniformes selon des données d'ISSR et de séquences. Sur le base de ces éléments probants, ces dernières sont décrites ici comme constituant une espèce nouvelle, Nymphaea loriana sp. nov., qui pourrait avoir émergé durant l'optimum climatique holocène il y a environ 6000 ans, dans une zone de contact passée des parents. D'autres hybrides détectés entre N. odorata et Nymphaea tetragona Georgi ainsi qu'entre N. leibergii et N. tetragona étaient toujours stériles. Les arbres génétiques du clade tempéré des Nymphaea convergent sur un clade de nénuphars à petites fleurs (sect. Chamaenymphaea), incluant N. leibergii, N. tetragona et Nymphaea pygmaea. L'ETI nucléaire résout davantage un clade Américain ( Nymphaea mexicana Zucc. - N. odorata), sœur de toutes les espèces restantes. Ce détachement en deux sous-clades majeurs apparaît aussi dans l'arbre rps4-trnT-trnF par ailleurs moins résolu. L'origine de N. loriana constitue alors une réticulation entre des lignages parentaux éloignés. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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