BACKGROUND AND AIMS It is accepted that contemporary allopolyploid species have originated recurrently, but very few cases have been documented using multiple natural formations of the same species. To extend our knowledge, we have investigated the multiple origins, genetic variation, and structure of the allotetraploid grass Brachypodium hybridum with respect to its progenitor diploid species B. distachyon (D genome) and B. stacei (S genome). For this, our primary focus is the Iberian Peninsula, an evolutionary hotspot for the genus Brachypodium. METHODS We analysed 342 B. hybridum individuals from 36 populations using 10 nuclear SSR loci and two plastid loci. The B. hybridum genetic profiles were compared with those previously reported for B. stacei and B. distachyon. In addition, phylogenetic analysis of the plastid data was performed for a reduced subset of individuals. KEY RESULTS The nuclear SSR genetic analysis detected medium to high genetic diversity, with a strong south-to-north genetic structure cline, and a high selfing rate in B. hybridum. Comparative genetic analysis showed a close relatedness of current B. hybridum D allelic profiles with those of B. distachyon, but a lack of similarity with those of B. stacei, suggesting another B. stacei source for the B. hybridum S alleles. Plastid analysis detected three different bidirectional allopolyploidization events: two involved distinct B. distachyon-like ancestors and one involved a B. stacei-like ancestor. The Southeastern (SE) Iberian Peninsula B. hybridum populations were more genetically diverse and could have originated from at least two hybridization events whereas Northeaster-Northwestern (NE-NW) Iberian Peninsula B. hybridum populations were less diverse and may have derived from at least one hybridization event. CONCLUSIONS The genetic and evolutionary evidence support the plausible in situ origin of the SE and northern Iberian Peninsula B. hybridum allopolyploids from their respective local B. distachyon and unknown B. stacei ancestors. The untapped multiple origins and genetic variation detected in these B. hybridum populations opens the way to future evolutionary analysis of allopolyploid formation and genomic dominance and expression in the B. hybridum - B. distachyon - B. stacei grass model complex.

中文翻译：

---

多个创始人事件解释了伊比利亚半岛热点地区模式异源多倍体草 Brachypodium hybridum 的遗传多样性和结构

背景和目的 当代异源多倍体物种的起源已被普遍接受，但很少有案例使用同一物种的多个自然地层进行记录。为了扩展我们的知识，我们研究了异源四倍体草 Brachypodium hybridum 与其祖先二倍体物种 B. distachyon（D 基因组）和 B. stacei（S 基因组）的多重起源、遗传变异和结构。为此，我们的主要关注点是伊比利亚半岛，这是 Brachypodium 属的进化热点。方法 我们使用 10 个核 SSR 基因座和两个质体基因座分析了来自 36 个种群的 342 个杂交双歧杆菌个体。B. hybridum 遗传谱与先前报道的 B. stacei 和 B. distachyon 进行了比较。此外，对减少的个体子集进行了质体数据的系统发育分析。主要结果 核 SSR 遗传分析检测到中等至高度遗传多样性，具有强烈的南向北遗传结构克隆，以及 B. hybridum 的高自交率。比较遗传分析显示当前 B. hybridum D 等位基因谱与 B. distachyon 的那些密切相关，但与 B. stacei 的那些缺乏相似性，表明 B. hybridum S 等位基因的另一个 B. stacei 来源。质体分析检测到三个不同的双向异源多倍体化事件：两个涉及不同的 B. distachyon 样祖先，一个涉及 B. stacei 样祖先。东南（SE）伊比利亚半岛 B. hybridum 种群的遗传多样性更高，可能起源于至少两次杂交事件，而东北-西北 (NE-NW) 伊比利亚半岛 B. hybridum 种群的多样性较低，可能源自至少一次杂交事件。结论 遗传和进化证据支持 SE 和伊比利亚半岛北部 B. hybridum 异源多倍体的合理原位起源，它们来自各自的本地 B. distachyon 和未知的 B. stacei 祖先。在这些杂交双歧杆菌种群中检测到的未开发的多重起源和遗传变异为未来异源多倍体形成和基因组优势以及在杂交双歧杆菌 - B. distachyon - B. stacei 草模型复合体中的进化分析开辟了道路。hybridum 种群的多样性较少，可能来自至少一个杂交事件。结论 遗传和进化证据支持 SE 和伊比利亚半岛北部 B. hybridum 异源多倍体的合理原位起源，它们来自各自的本地 B. distachyon 和未知的 B. stacei 祖先。在这些杂交双歧杆菌种群中检测到的未开发的多重起源和遗传变异为未来异源多倍体形成和基因组优势以及在杂交双歧杆菌 - B. distachyon - B. stacei 草模型复合体中的进化分析开辟了道路。hybridum 种群的多样性较少，可能来自至少一个杂交事件。结论 遗传和进化证据支持 SE 和伊比利亚半岛北部 B. hybridum 异源多倍体的合理原位起源，它们来自各自的本地 B. distachyon 和未知的 B. stacei 祖先。在这些杂交双歧杆菌种群中检测到的未开发的多重起源和遗传变异为未来异源多倍体形成和基因组优势以及在杂交双歧杆菌 - B. distachyon - B. stacei 草模型复合体中的进化分析开辟了道路。来自其各自本地 B. distachyon 和未知 B. stacei 祖先的 hybridum 异源多倍体。在这些杂交双歧杆菌种群中检测到的未开发的多重起源和遗传变异为未来异源多倍体形成和基因组优势以及在杂交双歧杆菌 - B. distachyon - B. stacei 草模型复合体中的进化分析开辟了道路。来自其各自本地 B. distachyon 和未知 B. stacei 祖先的 hybridum 异源多倍体。在这些杂交双歧杆菌种群中检测到的未开发的多重起源和遗传变异为未来异源多倍体形成和基因组优势以及在杂交双歧杆菌 - B. distachyon - B. stacei 草模型复合体中的进化分析开辟了道路。