La diversité fonctionnelle des plantes peut-elle diluer l’infection par des virus végétaux ? |

Beatriz Aguirre, de l’Université Cornell, parle de son article : La diversité fonctionnelle des plantes ne dilue pas l’infection virale, mais la prévalence du virus dans la communauté est positivement corrélée à l’infection nette. C₃ production d’herbe

Une plus grande diversité végétale peut protéger les communautés végétales contre les agents pathogènes dans les communautés végétales sauvages et agricoles, et les effets de nombreux aspects de la diversité, tels que la diversité génétique et spécifique, ont été étudiés. Cependant, la diversité parmi les groupes fonctionnels des plantes (c’est-à-dire les graminées, les légumineuses et les plantes herbacées) au sein des communautés peut également façonner la dynamique des pathogènes en modifiant la densité des hôtes, les réserves d’azote du sol et le nombre de rencontres entre les plantes hôtes et les insectes vecteurs qui transmettent les phytopathogènes. Bien qu’il soit bien documenté que la diversité fonctionnelle des plantes influence positivement les fonctions clés de l’écosystème, en particulier la productivité des plantes, nous ne savons toujours pas comment la diversité fonctionnelle des plantes influence la dynamique des virus végétaux. De plus, la dynamique des infections virales transmises par les insectes peut différer entre C₃ et C₄ hôtes en raison des différences dans leurs réponses physiologiques aux facteurs environnementaux et des différences dans la teneur en azote de leurs feuilles, qui peuvent influencer directement l’appétence de l’hôte pour les vecteurs.

Pour examiner les effets de la diversité fonctionnelle des plantes sur la prévalence des virus végétaux et comment la prévalence des virus végétaux affecte la communauté et la production hôte, nous avons mis en place une étude expérimentale sur le terrain à Freeville, New York. Nous avons mis en place des communautés végétales expérimentales avec différents niveaux de diversité fonctionnelle végétale, incluant soit C₃ ou C₄ graminées pendant deux ans. Nous avons couvert les parcelles à l’aide d’une cage à mailles fines dès l’émergence des plantes, afin d’empêcher les agents pathogènes exogènes et les insectes de pénétrer dans les communautés. Nous avons ensuite inoculé aux communautés Rhopalosiphum padi pucerons porteurs d’un virus répandu des graminées, le virus de la jaunisse naine de l’orge (BYDV-PAV).

Le dispositif expérimental de la ferme de recherche Homer C. Thompson à Freeville, New York (en haut). Une communauté avec juste C₄ graminées (en bas à gauche). Une communauté avec C₄ graminées et plantes herbacées (en bas à droite). Photos de Beatriz A. Aguirre.

À la fin de chaque saison de croissance, nous avons évalué l’infection par les virus végétaux dans chaque communauté, ainsi que la production aérienne de chaque espèce végétale. Nous avons évalué la production nette de la communauté et la production des groupes fonctionnels végétaux pour chaque année de l’étude.

Échantillonnage de graminées sur le terrain (à gauche) et test d’échantillons de graminées provenant du champ pour détecter une infection par le virus de la jaunisse naine de l’orge à l’aide du test immunosorbant double anticorps en sandwich (DAS-ELISA) en laboratoire (à droite). Photos par Alan S. Hinojosa.

Nous avons constaté que, malgré les niveaux d’infection par le virus de la jaunisse naine de l’orge (BYDV-PAV) variant de manière significative selon les années d’étude, ni la composition fonctionnelle ni la richesse des plantes n’atténuaient ou n’amplifiaient l’infection virale de manière constante au cours des deux années d’étude. Nous avons constaté que les niveaux globaux d’infection virale et la production nette des espèces variaient. Nous avons également constaté qu’il existait des relations positives, neutres et négatives entre la prévalence du virus au niveau communautaire et la production nette des espèces. Ces résultats reflètent une sensibilité et une compétence virales variables parmi les hôtes. Étonnamment, au niveau des groupes fonctionnels, nous avons constaté qu’il existait une forte corrélation positive entre la prévalence virale au niveau communautaire et le taux net de C.₃ production d’herbe, contrairement à une relation neutre entre la prévalence du virus au niveau communautaire et C₄ production d’herbe. En outre, nous avons constaté que la production nette d’herbe n’était pas corrélée à la prévalence du BYDV-PAV au niveau communautaire, ce qui suggère que la production d’herbe a probablement contribué à la variation de la prévalence du virus, mais n’a probablement pas entraîné la prévalence du virus au niveau communautaire.

La relation positive entre la prévalence du virus et C₃ la production de graminées peut miner les effets protecteurs de la diversité contre le virus de la jaunisse naine de l’orge. Plusieurs mécanismes pourraient être à l’origine de cette relation, notamment la variation des taux de croissance des espèces, la production nette des espèces et les interactions mutualistes pathogène-hôte. Les espèces à croissance rapide produisent généralement plus de tissus foliaires, ce qui peut directement augmenter la disponibilité de tissus foliaires sensibles aux agents pathogènes et créer davantage d’opportunités de transmission d’agents pathogènes, en particulier pour les agents pathogènes à transmission vectorielle. De même, la production nette d’hôtes, c’est-à-dire la biomasse tissulaire totale qu’une espèce accumule, peut influencer la dynamique de l’infection par des agents pathogènes en fournissant de grands réservoirs de tissus infectés. Enfin, les interactions virus-plantes peuvent avoir modifié favorablement la physiologie de l’hôte, contribuant ainsi à la relation positive observée entre la prévalence du virus dans la communauté et le C net.₃ production d’herbe. Bien qu’il ait été démontré que les virus végétaux interagissent de manière mutualiste avec leurs hôtes, le fait qu’un virus interagisse de manière mutualiste ou pathogène peut dépendre de la virulence de l’agent pathogène chez l’hôte ou du stress abiotique subi par l’hôte. Cependant, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les conditions dans lesquelles les virus végétaux agissent comme pathogènes pour certains hôtes et potentiellement mutualistes pour d’autres.