La découverte d’une lignée hybride offre des indices sur la façon dont les arbres s’adaptent au changement climatique
La découverte d’une population hybride de peupliers dans l’ouest du Wyoming a permis de mieux comprendre comment l’hybridation naturelle influence l’évolution de nombreuses espèces végétales, selon une équipe dirigée par des chercheurs de Penn State. Ils ont également déclaré que leur découverte suggère que les échanges génétiques entre espèces pourraient être essentiels à l’adaptation aux changements environnementaux.
La recherche – qui décrit une nouvelle lignée de peuplier noir hybride, ou Populus trichocarpa, et de peuplier baumier, Populus balsamifera, – a été récemment publiée dans Écologie moléculaire. Ce n’est que la dernière étude suggérant que l’hybridation naturelle a joué un rôle important dans l’évolution de nombreuses espèces végétales, selon la chef d’équipe Jill Hamilton, professeure agrégée au Collège des sciences agricoles de Penn State.
« L’hybridation entre différentes espèces se produit dans la nature beaucoup plus fréquemment que nous aurions pu le penser, en particulier dans les arbres forestiers. Ce n’est pas nécessairement une mauvaise chose, car cela pourrait être un mécanisme naturel facilitant l’adaptation à un climat changeant », a déclaré Hamilton. , directeur du Schatz Center for Tree Molecular Genetics à Penn State. « Des études comme celle-ci sont essentielles pour commencer à comprendre comment l’histoire démographique, le flux génétique et l’interaction entre diverses ancêtres génomiques ont façonné les zones hybrides naturelles afin de faire de meilleures prévisions sur les mouvements du matériel génétique et la gestion forestière assistée par le climat à l’avenir. »
La plupart des populations de peupliers noirs existent dans les régions côtières humides. Cependant, les arbres ont commencé à apparaître dans des environnements arides à l’intérieur des terres et vers l’est il y a environ 800 000 ans, a noté Constance Bolte, chercheuse postdoctorale au Centre Schatz qui a dirigé les dernières étapes de la recherche. Elle a émis l’hypothèse que ce mouvement était probablement facilité par l’acquisition d’une variation génétique issue de l’hybridation avec les peupliers baumiers, qui leur permettait de survivre dans des conditions chaudes et sèches.
La lignée hybride décrite dans l’étude présente « des combinaisons génétiques très intéressantes », a souligné Bolte, permettant aux arbres de prospérer dans des habitats arides.
« Ces populations côtières ont des adaptations spécifiques aux conditions humides », a-t-elle déclaré. « Mais le climat a changé et leur répartition est donc très limitée à l’heure actuelle, potentiellement parce que cette région est plus sèche. Et donc, ces hybrides se portent mieux parce qu’ils disposent des outils génétiques nécessaires pour survivre dans ce climat plus sec. »
L’hybridation entre espèces sœurs se produit fréquemment dans les arbres forestiers, a déclaré Bolte, ajoutant que cette étude montre l’intérêt de tirer parti de cette histoire d’hybridation naturelle pour la sélection et la gestion des arbres forestiers.
« Nos données indiquent que la formation d’une lignée stable peut résulter de l’hybridation », a-t-elle déclaré. « Historiquement, les hybrides n’ont pas été pris en compte dans les efforts de conservation, et pourtant, si ces hybrides s’avèrent aptes à survivre dans des climats arides ou extrêmes, il peut être crucial de conserver et de gérer les ressources génétiques naturelles de ces populations, en particulier dans des conditions de croissance rapide. conditions climatiques changeantes. »
L’équipe a découvert la lignée hybride stable peuplier noir-peuplier baumier après avoir analysé la constitution génétique de 546 boutures de peupliers collectées le long de sept transects – ou bandes étroites de territoire disposées du nord au sud – allant de l’Alaska au Wyoming, avec des collections en Grande-Bretagne. La Colombie et l’Alberta, au Canada, entre les deux. Une telle analyse, selon Hamilton, n’est possible qu’en utilisant des techniques de traitement du Big Data et l’énorme puissance de calcul disponible dans des installations telles que le ROAR Collaborative Cluster, disponible via l’Institute for Computational and Data Sciences de Penn State.
Michelle Zavala-Paez, doctorante en écologie, et Brianna Sutara, étudiante de premier cycle se spécialisant en biologie et en psychologie, ont contribué à la recherche à Penn State ; et Muhammed Can, faculté de foresterie, Université de Duzce, Turquie ; Matthew Fitzpatrick, professeur, Centre des sciences de l’environnement de l’Université du Maryland ; Jason Holliday, professeur à Virginia Tech ; Stephen Keller, professeur agrégé Département de biologie végétale, Université du Vermont ; et Tommy Phannareth, étudiant diplômé à Virginia Tech.
La National Science Foundation des États-Unis et l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture du ministère américain de l’Agriculture ont financé cette recherche.