Les glucosinolates ne sont probablement pas des armes nouvelles qui favorisent l’invasion par Alliaria Petiolata |

Robert I. Colautti (@Colauuttililab), Université Queen’s au Canadadiscute de son article: Effets de fitness directs et indirects des métabolites végétaux et des contraintes génétiques limitent l’évolution des allélopathies dans une plante envahissante

Une histoire légendaire

En tant que discipline relativement jeune, l’écologie de l’invasion s’est développée par une prolifération d’hypothèses qui ne parviennent souvent pas à tenir une expérimentation minutieuse. Les systèmes modèles peuvent être particulièrement utiles pour exposer de fausses hypothèses en biologie d’invasion, pour laquelle les Brassicaceae biennaux Alliaria pétiolata (Moutarde à l’ail) propose une étude de cas démonstrative.

S’appuyant sur un génome publié et des accessions naturelles de toute l’Europe et de l’Amérique du Nord, notre objectif à long terme était de cartographier les loci génétiques pour un trait en UN. pétiolé On pensait largement responsable de son invasion en Amérique du Nord. Au lieu de cela, nos expériences nous ont amenés à remettre en question deux décennies de recherche publiée reliant la production de glucosinolate à l’allélopathie (c.-à-d. La suppression des concurrents) et à une propagation invasive.

Un système modèle pour les «armes nouvelles»?

Alliaria pétiolata a été une affiche pour l’allélopathie et le ‘Hypothèse de nouvelles armes‘, qui attribue une propagation invasive à certains traits chimiques qui agissent comme des «armes nouvelles» pour supprimer la concurrence. C’est une métaphore convaincante qui complète la «lutte pour la survie» de Darwin, invoquant des images d’innovations militaires qui ont changé l’équilibre des pouvoirs tout au long de la longue histoire de la civilisation humaine. Cependant, deux décennies de recherche ont produit peu d’expériences convaincantes soutenant le rôle de l’allélopathie et des armes nouvelles dans l’invasion.

Une étude précédente avait rapporté que cultiver un seul semis de UN. pétiolé Dans une petite casserole de sol de champ était suffisante pour éliminer la germination des mycorhizes arbusculaires du sol (AMF) et empêcher la colonisation mycorhizienne des racines des indigènes Acer saccharum (Maple de sucre) Des jeunes arbres, réduisant la biomasse végétale de plus de 75%. Une étude de suivi ont constaté que les effets suppressifs étaient beaucoup plus forts sur les microbes du sol nord-américain que ceux de la gamme native en Europe, soutenant l’hypothèse des armes nouvelles. This was followed by a space-for-time analysis of herbarium records suggesting that older populations had lower glucosinolate concentrations than younger populations, consistent with eco-evolutionary feedbacks in response to native AMF evolving resistance and higher rates of intraspecific competition in expanding populations of UN. pétiolé.

Un écran génétique pour l’allélopathie

Motivés par ces résultats, nous avons conçu une salle de verre et une expérience sur le terrain pour évaluer la variation génétique de la concentration de glucosinolate dans 22 accessions de UN. pétiolé à travers l’Amérique du Nord. Nous avons également mesuré la sélection naturelle et quantifié les impacts de la forme physique de la compétition intraspécifique et interspécifique. En tirant parti de la variation génétique naturelle, notre objectif à long terme était de créer des lignes recombinantes pour cartographier les régions du génome associées à la production de glucosinolate et à la capacité concurrentielle. Au lieu de cela, nos résultats n’auraient pas pu être plus incompatibles avec l’évolution rapide des glucosinolates en tant qu’armes allélopathiques. D’abord, UN. Saccharum Les jeunes arbres ont bien grandi dans les pots contenant en direct UN. pétioléen contraste frappant avec les rapports précédents qui UN. pétiolé est toxique pour AMF. Deuxièmement, les concentrations de glucosinolate étaient hautement plastiques à travers les traitements et étaient en corrélation positive avec le chlorophyle un (Chl un) contenu. Troisièmement, des familles génétiques qui ont investi moins dans la Chl un Et davantage dans les glucosinolates étaient des concurrents plus faibles, quel que soit le traitement de la compétition (c’est-à-dire intraspécifique et interspécifique).

Aucune preuve pour les armes nouvelles

Dans l’ensemble, nos résultats nous obligent à rejeter l’idée que les glucosinolates ont des propriétés allélopathiques importantes via la suppression de l’AMF. Au lieu de cela, nos résultats sont plus cohérents avec le rôle bien établi des glucosinolates en tant que traits défensifs. Un avantage important des systèmes modèles est qu’ils réunissent différents chercheurs avec différents horizons, biais et expertise. Les systèmes modèles forcent la responsabilité et peuvent aider à distinguer la complexité écologique de l’irréproductibilité scientifique.