Mariona Pajares-Murgó explique comment les champignons de la phyllosphère mutualistes et antagonistes contribuent au recrutement des plantes dans les communautés naturelles
Ce projet fait partie de ma thèse de doctorat, que je réalise à l’Université de Jaén et à la Station Expérimentale Zaidín (ZEE) de Grenade, et voici des photos de l’équipe de rêve qui l’a rendu possible jusqu’à présent ! De gauche à droite, Antonio J. Perea, Jesus Bastida, Sandra Lendínez et moi, et confortablement assis sur un rocher se trouvent Jorge Prieto, Álvaro López et mon superviseur, Julio M. Alcántara. José Luís Garrido est absent sur celle-ci, mais vous ne pouvez pas le manquer sur la deuxième photo !
L’intérêt porté aux écosystèmes microbiens qui habitent les feuilles augmente rapidement en raison de leur participation aux fonctions de base des écosystèmes. L’un des aspects de la dynamique végétale sur lequel les champignons foliaires peuvent le plus clairement affecter est le recrutement, puisque le succès des plantes nouvellement germées peut être sérieusement compromis par l’activité pathogène ou par l’absence de saprotrophes et de mutualistes. Le développement de techniques multiséquences a permis l’exploration sur le terrain des microbiomes fongiques d’espèces végétales sauvages. Dans notre étude, nous cherchons à démêler l’effet des champignons pathogènes, saprotrophes et épiphytes de la phyllosphère dans l’assemblage du banc de jeunes arbres dans les communautés forestières lors du recrutement, en fournissant des informations sur l’influence potentielle de chaque guilde fongique sur la dynamique de la végétation.
Quelques exemples de champignons pathogènes habitant les feuilles chez Crataegus monogyna et Pistacia terebinthus, deux de nos espèces étudiées. C. monogyna est attaqué par le pathogène Gimnosporangium sp., un champignon de la rouille avec un cycle de vie hétérooïque qui alterne entre les espèces de Juniperus et différentes espèces de Rosacées. P. terebinthus est infecté par Pileolaria terebinthi, un champignon pathogène spécialisé dans cette espèce végétale qui provoque une nécrose des feuilles, accélérant leur chute.
Nos sites d’étude sont les forêts méditerranéennes mixtes de pins et de chênes de la Sierra de Jaén et de la Sierra de Segura, situées dans le sud de la péninsule ibérique en Espagne. Nous avons étudié 38 espèces de plantes ligneuses et arbustives qui caractérisent les deux forêts ; Consultez la carte ci-dessous et l’incroyable paysage méditerranéen des deux endroits !
Nos deux sites d’étude : Sierra de Jaén (1) et Sierra de Segura (2). Jaén est dominée par des forêts mixtes de Pinus halepensis, Quercus ilex et Quercus faginea, tandis que Segura est caractérisée par des forêts de Pinus nigra subsp. salzmanii, Quercus faginea et Quercus pyrenaica. Les deux forêts possèdent un couvert enrichi de petits arbres et de grands arbustes composés des genres Acer, Crataegus, Juniperus, Pistacia, Sorbus, Prunus et Phillyrea, et un sous-étage de petits arbustes des genres Cistus, Genista, Phlomis, Rosmarinus et Thymus.
Pour déterminer l’effet des champignons foliaires sur le recrutement des plantes, nous avons combiné des informations sur la fréquence des interactions canopée-recrue (publiée dans Alcántara et al. 2019b) et les communautés fongiques de la phyllosphère (publiées dans Pajares-Murgó et al. 2023). En bref, les communautés fongiques de la phyllosphère de nos espèces étudiées ont été caractérisées à l’aide de techniques de séquençage de l’ADN afin d’identifier les OTU fongiques et de les classer en guildes fonctionnelles à l’aide de la base de données FungalTraits (Põlme et al. 2020). En parallèle, nous avons obtenu l’abondance des espèces végétales étudiées sur le terrain en quantifiant leur couvert forestier, et estimé la fréquence des interactions canopée-recrues en comptant le nombre de jeunes arbres (recrues) de chaque espèce poussant sous chaque espèce de canopée.
Un aspect intéressant de notre recherche repose sur les propriétés de la matrice de recrutement assemblée à partir de la fréquence ou de la probabilité de recrutement de chaque espèce les unes sous les autres : la matrice de fréquence de recrutement nous renseigne sur la structure du banc de jeunes arbres et la contribution du couvert à le banc de jeunes arbres et la matrice binaire obtenue à partir de la probabilité de recrutement (la présence ou l’absence de recrutement d’espèces je sous la canopée des espèces j) permet de définir la niche de recrutement d’une espèce ou le service de canopée rendu par les espèces de canopée. Par conséquent, nous avons divisé nos analyses en deux niveaux : l’analyse par paires a exploré comment la dissemblance de chaque guilde fongique entre des paires d’espèces végétales influence la probabilité et la fréquence de recrutement d’une espèce sous l’autre ; l’analyse au niveau des espèces a exploré si la richesse et la diversité de chaque guilde fongique associée à chaque espèce végétale affectent différents aspects du recrutement.
Il s’agit de la première figure de notre manuscrit montrant les différentes analyses que nous avons menées sur la base de la matrice de recrutement et de la matrice plante-champignon. L’analyse par paire a exploré comment la dissemblance de chaque guilde fongique entre des paires d’espèces végétales influence leur probabilité et leur fréquence de recrutement. L’analyse au niveau des espèces a exploré comment la richesse et la diversité de chaque guilde fongique par espèce végétale affectent différents aspects du recrutement (largeur du recrutement, service de la canopée, structure du banc de jeunes arbres et contribution du banc de jeunes arbres à la canopée).
Nos résultats fournissent la première preuve de l’effet de différentes guildes de champignons de la phyllosphère sur le recrutement des plantes au niveau communautaire dans la nature. Au-delà du rôle bien connu des champignons pathogènes sur la mortalité négative dépendante de la densité, nos résultats montrent l’effet mutualiste des épiphytes fongiques et un double rôle des saprotrophes comme antagonistes, diminuant le recrutement de certaines espèces, ou mutualistes, améliorant le recrutement dans la banque de jeunes arbres.
L’étude du rôle des champignons de la phyllosphère dans les fonctions écosystémiques des communautés naturelles peut être utile pour mieux comprendre comment la diversité fonctionnelle des microbiomes associés aux plantes influence la dynamique de la végétation et évaluer leur potentiel pour la conservation des communautés végétales à l’état sauvage. Mais d’abord, nous devons savoir si ces relations sont répandues dans les régions biogéographiques et les écosystèmes, alors nous y sommes !
Notre travail de terrain : nous collectons des données sur la fréquence des interactions canopée-recrues en établissant des parcelles de 50 x 50 m où nous enregistrons d’abord l’abondance des espèces de la canopée comme couverture totale de la canopée (projection de la canopée en m2). Deuxièmement, nous estimons la fréquence des interactions canopée-recrue en effectuant une recherche systématique des jeunes arbres de toutes les espèces ligneuses dans toute la parcelle, et en enregistrant leur identité et leur abondance, ainsi que l’identité des espèces de la canopée là où ils poussent. Nous effectuons actuellement des échantillonnages dans différents écosystèmes d’Andalousie (photo en haut à droite dans la forêt de Quercus suber à Cadix, photo en bas à Cabo de Gata, Almería et photo à gauche dans la Sierra de las Nieves, Málaga).
Alcántara, JM, Garrido, JL et Rey, PJ (2019b). L’abondance des espèces végétales et la phylogénie expliquent la structure des réseaux de recrutement. Nouveau phytologue.,223, 366-376.
Pajares-Murgó, M., Garrido, JL, Perea, AJ, López-García, Á. & Alcántara, JM (2023). Filtres biotiques favorisant la différenciation des champignons phyllosphères décomposeurs, épiphytes et pathogènes selon les espèces végétales. Oikos2023, e09624.
Põlme, S., Abarenkov, K., Henrik Nilsson, R., Lindahl, BD, Clemmensen, KE, Kauserud, H. et al. (2020). FungalTraits : une base de données conviviale sur les caractères des champignons et des straménopiles de type champignon. Diversité fongique105, 1-16.
30/04/2024
Mariona Pajares-Murgó explique comment les champignons de la phyllosphère mutualistes et antagonistes contribuent au recrutement des plantes dans les communautés naturelles
L’intérêt porté aux écosystèmes microbiens qui habitent les feuilles augmente rapidement en raison de leur participation aux fonctions de base des écosystèmes. L’un des aspects de la dynamique végétale sur lequel les champignons foliaires peuvent le plus clairement affecter est le recrutement, puisque le succès des plantes nouvellement germées peut être sérieusement compromis par l’activité pathogène ou par l’absence de saprotrophes et de mutualistes. Le développement de techniques multiséquences a permis l’exploration sur le terrain des microbiomes fongiques d’espèces végétales sauvages. Dans notre étude, nous cherchons à démêler l’effet des champignons pathogènes, saprotrophes et épiphytes de la phyllosphère dans l’assemblage du banc de jeunes arbres dans les communautés forestières lors du recrutement, en fournissant des informations sur l’influence potentielle de chaque guilde fongique sur la dynamique de la végétation.
Quelques exemples de champignons pathogènes habitant les feuilles chez Crataegus monogyna et Pistacia terebinthus, deux de nos espèces étudiées. C. monogyna est attaqué par le pathogène Gimnosporangium sp., un champignon de la rouille avec un cycle de vie hétérooïque qui alterne entre les espèces de Juniperus et différentes espèces de Rosacées. P. terebinthus est infecté par Pileolaria terebinthi, un champignon pathogène spécialisé dans cette espèce végétale qui provoque une nécrose des feuilles, accélérant leur chute.
Nos sites d’étude sont les forêts méditerranéennes mixtes de pins et de chênes de la Sierra de Jaén et de la Sierra de Segura, situées dans le sud de la péninsule ibérique en Espagne. Nous avons étudié 38 espèces de plantes ligneuses et arbustives qui caractérisent les deux forêts ; Consultez la carte ci-dessous et l’incroyable paysage méditerranéen des deux endroits !
Nos deux sites d’étude : Sierra de Jaén (1) et Sierra de Segura (2). Jaén est dominée par des forêts mixtes de Pinus halepensis, Quercus ilex et Quercus faginea, tandis que Segura est caractérisée par des forêts de Pinus nigra subsp. salzmanii, Quercus faginea et Quercus pyrenaica. Les deux forêts possèdent un couvert enrichi de petits arbres et de grands arbustes composés des genres Acer, Crataegus, Juniperus, Pistacia, Sorbus, Prunus et Phillyrea, et un sous-étage de petits arbustes des genres Cistus, Genista, Phlomis, Rosmarinus et Thymus.
Pour déterminer l’effet des champignons foliaires sur le recrutement des plantes, nous avons combiné des informations sur la fréquence des interactions canopée-recrue (publiée dans Alcántara et al. 2019b) et les communautés fongiques de la phyllosphère (publiées dans Pajares-Murgó et al. 2023). En bref, les communautés fongiques de la phyllosphère de nos espèces étudiées ont été caractérisées à l’aide de techniques de séquençage de l’ADN afin d’identifier les OTU fongiques et de les classer en guildes fonctionnelles à l’aide de la base de données FungalTraits (Põlme et al. 2020). En parallèle, nous avons obtenu l’abondance des espèces végétales étudiées sur le terrain en quantifiant leur couvert forestier, et estimé la fréquence des interactions canopée-recrues en comptant le nombre de jeunes arbres (recrues) de chaque espèce poussant sous chaque espèce de canopée.
Un aspect intéressant de notre recherche repose sur les propriétés de la matrice de recrutement assemblée à partir de la fréquence ou de la probabilité de recrutement de chaque espèce les unes sous les autres : la matrice de fréquence de recrutement nous renseigne sur la structure du banc de jeunes arbres et la contribution du couvert à le banc de jeunes arbres et la matrice binaire obtenue à partir de la probabilité de recrutement (la présence ou l’absence de recrutement d’espèces je sous la canopée des espèces j) permet de définir la niche de recrutement d’une espèce ou le service de canopée rendu par les espèces de canopée. Par conséquent, nous avons divisé nos analyses en deux niveaux : l’analyse par paires a exploré comment la dissemblance de chaque guilde fongique entre des paires d’espèces végétales influence la probabilité et la fréquence de recrutement d’une espèce sous l’autre ; l’analyse au niveau des espèces a exploré si la richesse et la diversité de chaque guilde fongique associée à chaque espèce végétale affectent différents aspects du recrutement.
Nos résultats fournissent la première preuve de l’effet de différentes guildes de champignons de la phyllosphère sur le recrutement des plantes au niveau communautaire dans la nature. Au-delà du rôle bien connu des champignons pathogènes sur la mortalité négative dépendante de la densité, nos résultats montrent l’effet mutualiste des épiphytes fongiques et un double rôle des saprotrophes comme antagonistes, diminuant le recrutement de certaines espèces, ou mutualistes, améliorant le recrutement dans la banque de jeunes arbres.
L’étude du rôle des champignons de la phyllosphère dans les fonctions écosystémiques des communautés naturelles peut être utile pour mieux comprendre comment la diversité fonctionnelle des microbiomes associés aux plantes influence la dynamique de la végétation et évaluer leur potentiel pour la conservation des communautés végétales à l’état sauvage. Mais d’abord, nous devons savoir si ces relations sont répandues dans les régions biogéographiques et les écosystèmes, alors nous y sommes !
Notre travail de terrain : nous collectons des données sur la fréquence des interactions canopée-recrues en établissant des parcelles de 50 x 50 m où nous enregistrons d’abord l’abondance des espèces de la canopée comme couverture totale de la canopée (projection de la canopée en m2). Deuxièmement, nous estimons la fréquence des interactions canopée-recrue en effectuant une recherche systématique des jeunes arbres de toutes les espèces ligneuses dans toute la parcelle, et en enregistrant leur identité et leur abondance, ainsi que l’identité des espèces de la canopée là où ils poussent. Nous effectuons actuellement des échantillonnages dans différents écosystèmes d’Andalousie (photo en haut à droite dans la forêt de Quercus suber à Cadix, photo en bas à Cabo de Gata, Almería et photo à gauche dans la Sierra de las Nieves, Málaga).
Découvrez l’intégralité de l’article sur : https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.14311?af=R
Les références:
Alcántara, JM, Garrido, JL et Rey, PJ (2019b). L’abondance des espèces végétales et la phylogénie expliquent la structure des réseaux de recrutement. Nouveau phytologue.,223, 366-376.
Pajares-Murgó, M., Garrido, JL, Perea, AJ, López-García, Á. & Alcántara, JM (2023). Filtres biotiques favorisant la différenciation des champignons phyllosphères décomposeurs, épiphytes et pathogènes selon les espèces végétales. Oikos2023, e09624.
Põlme, S., Abarenkov, K., Henrik Nilsson, R., Lindahl, BD, Clemmensen, KE, Kauserud, H. et al. (2020). FungalTraits : une base de données conviviale sur les caractères des champignons et des straménopiles de type champignon. Diversité fongique105, 1-16.
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