Les principaux traits fonctionnels des plantes vasculaires sont concentrés dans un espace multidimensionnel expliquant la forme et la fonction des plantes. Au sein de la variation globale des traits végétaux, le spectre économique des feuilles (LES) occupe un axe différencié défini par le compromis entre la longévité des plantes et le potentiel de croissance, qui à son tour reflète la stratégie écologique d’une espèce végétale donnée.
Pour maintenir les modèles de covariation dans le LES, plusieurs contraintes aux nouvelles associations de traits ont été décrites. Du plus dur au plus doux, il existe des contraintes biophysiques, génétiques et sélectives. Les biophysiques entraînent des limitations inévitables pour que les plantes construisent des feuilles durables hautement productives. Cependant, de nouvelles associations de gènes et d’autres facteurs de variation phénotypique (tels que la plasticité ou l’adaptation) pourraient libérer l’intégration des traits au sein du LES et promouvoir des stratégies écologiques divergentes le long de ce spectre. À cet égard, les associations trait-environnement sont supposées être essentielles dans l’évolution des SAE, notamment à travers l’influence des propriétés du sol.
La polyploïdie (c’est-à-dire l’état d’avoir plus de deux paires de chromosomes) pourrait jouer un rôle de premier plan dans ce contexte, car elle est considérée comme l’une des forces les plus puissantes de la nature derrière la nouveauté phénotypique et la libération des contraintes génétiques. Dans notre étude, nous essayons de combler cette lacune dans la recherche sur les plantes en explorant comment la polyploïdie affecte l’évolution des traits fonctionnels (liés à l’utilisation des nutriments mais aussi de l’eau et de la lumière) et la niche édaphique.
Cadre graphique illustrant les modèles de covariation des traits dans le spectre économique des feuilles et leur relation avec la niche du sol. Les stratégies fonctionnelles peuvent être affectées par la polyploïdie chez les plantes.
Nous abordons cette question chez l’autopolyploïde méditerranéen Frères Dianthus complexe, en comparant les traits LES et les caractéristiques du sol des populations naturelles de ses quatre cytotypes différents (2×, 4×, 6× et 12×). Notre approche, qui a tenu compte de la parenté phylogénétique au sein de cette vaste série intraspécifique de ploïdie, contribue également à différencier les effets mixtes médiés par la polyploïdie : immédiat (du doublement du génome) vs long terme (de l’évolution adaptative).
Fleurs des différents cytotypes de Dianthus broteri, montrant une forte divergence phénotypique influencée par la polyploïdie. Crédit photo : Jesús Picazo-Aragonés et Francisco Balao
Nous avons trouvé une divergence plus élevée des polyploïdes (en particulier 6 × et 12 ×) par rapport aux diploïdes dans le LES et la niche du sol. 6 × et 12 × ont montré des stratégies écologiques opposées concernant l’utilisation des ressources, bien que les deux cytotypes soient confrontés à des conditions environnementales extrêmes similaires. 6× ont une stratégie conservatrice marquée mais 12× présentent un comportement « opportuniste » spécialisé pour acquérir efficacement des nutriments, de l’eau et de la lumière dans des fenêtres d’opportunité étroites. Fait intéressant, les polyploïdes supérieurs présentaient également moins d’intégration entre les traits LES.
La divergence précoce des traits prévalait à la fois dans les ERP et la niche édaphique, soutenant un rôle important des effets immédiats de la polyploïdisation dans la différenciation fonctionnelle et environnementale. Cependant, les processus de post-polyploïdisation sous-tendent le comportement photochimique des cytotypes. Par conséquent, la polyploïdisation dans Frères Dianthus a des effets à plusieurs niveaux, provoquant une nouveauté phénotypique, de nouvelles relations dans l’expression de traits fonctionnels influencés par l’environnement et, finalement, la libération de contraintes génétiques et sélectives à l’évolution du LES.
Dans l’ensemble, notre étude récemment publiée est révolutionnaire sur l’impact de la polyploïdie dans l’évolution des traits fonctionnels des plantes, en particulier en traitant plusieurs cytotypes et en utilisant un LES basé sur plusieurs ressources (nutriment, eau et lumière). Explorer comment la polyploïdie, en tant que mécanisme évolutif majeur, affecte la fonction des plantes et sa relation avec l’environnement, devrait être un sujet de recherche clé à l’avenir pour aborder les facteurs sous-jacents des interactions concurrentielles, des modèles de niche ou des changements de distribution.
Javier Lopez-Jurado Université de Séville, Espagne
12/08/2022
Comment la polyploïdie affecte-t-elle l’évolution et la diversité des traits fonctionnels des plantes ? le cas du complexe Dianthus broteri
Javier López-Jurado discute d’un article récent : La polyploïdie favorise une évolution divergente à travers le spectre économique des feuilles et la niche édaphique des plantes dans le complexe Dianthus broteri. En savoir plus sur le rôle de la polyploïdie – l’état d’avoir plus de deux ensembles appariés de chromosomes – pour surmonter les contraintes de l’évolution des traits fonctionnels des plantes.
Les principaux traits fonctionnels des plantes vasculaires sont concentrés dans un espace multidimensionnel expliquant la forme et la fonction des plantes. Au sein de la variation globale des traits végétaux, le spectre économique des feuilles (LES) occupe un axe différencié défini par le compromis entre la longévité des plantes et le potentiel de croissance, qui à son tour reflète la stratégie écologique d’une espèce végétale donnée.
Pour maintenir les modèles de covariation dans le LES, plusieurs contraintes aux nouvelles associations de traits ont été décrites. Du plus dur au plus doux, il existe des contraintes biophysiques, génétiques et sélectives. Les biophysiques entraînent des limitations inévitables pour que les plantes construisent des feuilles durables hautement productives. Cependant, de nouvelles associations de gènes et d’autres facteurs de variation phénotypique (tels que la plasticité ou l’adaptation) pourraient libérer l’intégration des traits au sein du LES et promouvoir des stratégies écologiques divergentes le long de ce spectre. À cet égard, les associations trait-environnement sont supposées être essentielles dans l’évolution des SAE, notamment à travers l’influence des propriétés du sol.
La polyploïdie (c’est-à-dire l’état d’avoir plus de deux paires de chromosomes) pourrait jouer un rôle de premier plan dans ce contexte, car elle est considérée comme l’une des forces les plus puissantes de la nature derrière la nouveauté phénotypique et la libération des contraintes génétiques. Dans notre étude, nous essayons de combler cette lacune dans la recherche sur les plantes en explorant comment la polyploïdie affecte l’évolution des traits fonctionnels (liés à l’utilisation des nutriments mais aussi de l’eau et de la lumière) et la niche édaphique.
Nous abordons cette question chez l’autopolyploïde méditerranéen Frères Dianthus complexe, en comparant les traits LES et les caractéristiques du sol des populations naturelles de ses quatre cytotypes différents (2×, 4×, 6× et 12×). Notre approche, qui a tenu compte de la parenté phylogénétique au sein de cette vaste série intraspécifique de ploïdie, contribue également à différencier les effets mixtes médiés par la polyploïdie : immédiat (du doublement du génome) vs long terme (de l’évolution adaptative).
Nous avons trouvé une divergence plus élevée des polyploïdes (en particulier 6 × et 12 ×) par rapport aux diploïdes dans le LES et la niche du sol. 6 × et 12 × ont montré des stratégies écologiques opposées concernant l’utilisation des ressources, bien que les deux cytotypes soient confrontés à des conditions environnementales extrêmes similaires. 6× ont une stratégie conservatrice marquée mais 12× présentent un comportement « opportuniste » spécialisé pour acquérir efficacement des nutriments, de l’eau et de la lumière dans des fenêtres d’opportunité étroites. Fait intéressant, les polyploïdes supérieurs présentaient également moins d’intégration entre les traits LES.
La divergence précoce des traits prévalait à la fois dans les ERP et la niche édaphique, soutenant un rôle important des effets immédiats de la polyploïdisation dans la différenciation fonctionnelle et environnementale. Cependant, les processus de post-polyploïdisation sous-tendent le comportement photochimique des cytotypes. Par conséquent, la polyploïdisation dans Frères Dianthus a des effets à plusieurs niveaux, provoquant une nouveauté phénotypique, de nouvelles relations dans l’expression de traits fonctionnels influencés par l’environnement et, finalement, la libération de contraintes génétiques et sélectives à l’évolution du LES.
Dans l’ensemble, notre étude récemment publiée est révolutionnaire sur l’impact de la polyploïdie dans l’évolution des traits fonctionnels des plantes, en particulier en traitant plusieurs cytotypes et en utilisant un LES basé sur plusieurs ressources (nutriment, eau et lumière). Explorer comment la polyploïdie, en tant que mécanisme évolutif majeur, affecte la fonction des plantes et sa relation avec l’environnement, devrait être un sujet de recherche clé à l’avenir pour aborder les facteurs sous-jacents des interactions concurrentielles, des modèles de niche ou des changements de distribution.
Javier Lopez-Jurado Université de Séville, Espagne
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