Fermer

06/01/2023

Choix de l’éditeur (111:01): Les implications écologiques de la sécheresse interplante


Le choix de l’éditeur pour notre numéro de janvier est « Les implications écologiques de la sécheresse interplante” par Omer Falik et al. Ici, rédacteur associé Pierre Bellingham discute de l’importance de cette recherche :

L’importance de la communication interplante est un domaine de recherche en croissance rapide et est de plus en plus largement appréciée. La communication interplante à travers des réseaux d’hyphes de champignons mycorhiziens partagés a eu un profil considérable dans les médias et un livre récent (le livre de Suzanne Simard 2022, « Trouver l’arbre mère« , Manchot). Des exemples de communication interplante comprennent le transport de produits chimiques par les hyphes des plantes attaquées par des herbivores ou des agents pathogènes vers d’autres plantes qui, à leur tour, activent la production de produits chimiques de défense.1,2.

Un nouveau étude dans Journal of Ecology3, d’Omer Falik, Shachar Mauda et Ariel Novoplansky, est innovant dans ce domaine émergent. Les auteurs ont examiné la communication interplante et évalué explicitement les conséquences écologiques de recevoir un signal d’une plante stressée et desséchée (une plante donneuse4) par des plantes voisines de la même espèce non sujettes à la sécheresse (plantes réceptrices4).

Ils ont utilisé des expériences ingénieuses en pot pour étudier cela. Dans la première expérience, impliquant l’herbe de bison (Sténotaphrum détaché), une graminée à gazon stolonifère, plantes individuelles chevauchant des pots, avec des racines dans des pots séparés. De cette manière, les traitements de sécheresse pourraient être appliqués à une partie d’une plante donneuse afin qu’elle puisse ensuite « envoyer » des signaux de la partie enracinée dans une parcelle arrosée à une autre plante également enracinée dans ce pot et chevauchant une autre parcelle arrosée où une autre plante était. croissance. Les auteurs se réfèrent à la première de ces plantes comme étant directement signalée et à la seconde plante, plus éloignée, comme étant signalée par relais. Après des périodes de cueing de 1 ou 5 jours, les plantes donneuses ont été retirées et toutes les plantes réceptrices ont ensuite été soit séchées soit arrosées pour le reste de l’expérience.

Sténotaphrum détaché plantes 30 jours après le début d’une période de sécheresse après avoir reçu des signaux racinaires interplants directs ou relayés d’un voisin victime de la sécheresse (à droite) ou d’un voisin bien irrigué (à gauche) pendant 5 jours.

Les résultats ont montré de fortes réponses parmi les plantes réceptrices. Au cours d’une sécheresse d’une durée de 40 jours, les plantes réceptrices signalées par une plante asséchée avant la longue sécheresse qui a suivi ont eu une survie plus élevée que celles qui n’avaient pas eu de signal (et le signal de plus de 5 jours a produit un effet plus fort sur la plante réceptrice que le signal de seulement 1 jour). Cependant, il y avait un coût de signalement pour les plantes réceptrices lorsqu’elles étaient dans des conditions bénignes comparatives de 40 jours d’arrosage. Dans ces conditions, les plantes signalées par relais avaient une biomasse de pousses plus faible et moins de branches que celles qui n’avaient pas été signalées par des plantes sèches, ce qui indique un compromis. Des études antérieures menées par les mêmes auteurs avaient montré que le signalement par les plantes sèches avait entraîné la fermeture des stomates par les plantes réceptrices.5 et cela peut être une raison pour une croissance réduite.

Les moyens potentiels par lesquels les signaux sont envoyés ont été examinés dans une deuxième expérience en pot. Ici, la même conception expérimentale de plantes chevauchant des parcelles et des plantes donneuses et réceptrices a été utilisée pour déterminer si l’acide abscisique s’échappant des racines peut être un indice possible. L’expérience a utilisé des cultivars de pois de jardin (La plante de pois) – l’un de type sauvage quelque peu résistant à la sécheresse et l’autre mutant à très faible production d’acide abscissique. Une autre expérience a utilisé un traitement à la fluridone, qui inhibe la production d’acide abscissique. Dans les deux cas, les plants de pois à relais ont montré que, lorsque l’acide abscisique était disponible comme signal (soit à partir de pois de type sauvage, soit lorsque la fluridone n’était pas appliquée), leur largeur stomatique était aussi étroite qu’une plante séchée. Les auteurs notent que cela fournit des preuves de l’implication de l’acide abscisique dans le processus de repérage, mais ne montre pas qu’il s’agit du signal exogène.

Les résultats de cette étude soulèvent des questions intéressantes sur les compromis au niveau de la population et sur le moment où il est avantageux, parmi les différentes histoires de vie des plantes, d’avoir la plasticité nécessaire pour répondre aux signaux. Les auteurs supposent qu’il est peu probable qu’il s’applique aux annuelles. Ils notent également que les réponses des plantes réceptrices en termes de biomasse réduite pourraient être très désavantageuses si un stress attendu, comme une longue sécheresse, ne se produit pas, ce qu’ils appellent un scénario de « cri de loup ».

Dans l’ensemble, ces expériences simples et ingénieuses démontrent en effet les implications écologiques de la communication interplante et ouvrent la voie à des études mécanistes et à la nécessité de comprendre également les interactions avec les communautés microbiennes du sol. Travailler sur les conséquences de la sécheresse interplante chez les plantes vivaces à longue durée de vie soumises à des « sécheresses chaudes » sans précédent6,7 serait difficile, mais cela pourrait indiquer des compromis similaires à ceux trouvés dans cette expérience et le potentiel de résilience au niveau de la population.

Références

1 Chanson YY, Zeng RS, Xu JF, Li J, Shen X, Yihdego WG. 2010. Communication interplante des plants de tomates à travers des réseaux mycorhiziens communs souterrains. PLoS ONE 5:e13324.

2 Song YY, Ye M, Li C, He X, Zhu-Salzman K, Wang RL, Su YJ, Luo SM, Zeng RS. 2014. Détournement des réseaux mycorhiziens communs pour le transfert de signal de défense induit par les herbivores entre les plants de tomates. Rapports scientifiques 4:3915.

3 Falik O, Mauda S, Novoplansky A 2022. Les implications écologiques de la sécheresse interplante. Journal of Ecology, doi : 10.1111/1365-2745.13991.

4 Gorzelak MA, Asay AK, Pickles BJ, Simard SW 2015. La communication inter-plantes à travers les réseaux mycorhiziens induit un comportement adaptatif complexe dans les communautés végétales. Usines AoB 7, plv050.

5 Falik O , Mordoch Y , Ben-Nathan D , Vanunu M , Goldstein O , Novoplansky A 2012 . Réactivité des plantes à la communication racine-racine des signaux de stress. Annales de botanique 110, 271–280.

6 Nolan RH, Gauthey A, Losso A, Medlyn BE, Smith R, Chhajed SS, Fuller K, Song M, Li X, Beaumont LJ, Boer MM 2021. Défaillance hydraulique et taille des arbres liées au dépérissement de la canopée dans la forêt d’eucalyptus pendant une sécheresse extrême. Nouveau phytologiste 230, 1354–1365.

7 Peltier DM, Guo J, Nguyen P, Bangs M, Wilson M, Samuels-Crow K, Yocom LL, Liu Y, Fell MK, Shaw JD, Auty D 2022. La mémoire de la température et les glucides non structuraux sont à l’origine des héritages d’une sécheresse chaude dans les arbres du sud-ouest des États-Unis. Physiologie des arbres 42, 71–85.





Source link