Mettre toujours les œufs dans deux paniers ? La « sagesse » d’un aster dimorphe pour faire face à l’incertitude environnementale.

Huixuan Liao et Qian Gan, de l’École des sciences de la vie de l’Université Sun Yat-sen, discutent de leur article : ‘Interaction spatio-temporelle des stratégies de répartition des risques pour une plante dimorphe à graines‘

Arrière-plan

La modification maternelle de la tolérance au stress de la progéniture est un phénomène omniprésent dans les règnes végétal et animal qui affecte la persistance et la croissance de la population. Lorsqu’on examine ce phénomène, on ne peut s’empêcher de se demander dans quelle mesure et à quel moment les individus maternels modifient les performances de leur progéniture. Ceci est particulièrement pertinent lorsque l’on considère l’incertitude environnementale, car une modification maternelle peut augmenter le risque d’échec de la reproduction de la progéniture si sa progéniture vit dans un habitat ayant peu de ressemblance avec l’habitat maternel. L’incertitude environnementale augmente le risque d’inadéquations spatiales et temporelles entre les conditions de l’habitat de la mère et de sa progéniture. Pour les animaux, il serait raisonnable de préparer leur progéniture uniquement aux incidents mortels les plus susceptibles de se produire, et de simplement fuir lorsque les conditions deviennent intolérables. Pour les plantes, même si elles ne peuvent pas penser, prendre des décisions ou se déplacer de la même manière que les animaux, des dizaines de milliers d’années de sélection naturelle pourraient avoir sélectionné des modes spécifiques de stratégie de répartition des risques qui permettent à certaines espèces d’avoir un avantage dans des conditions changeantes. Conditions environnementales.

Cette étude

Lorsque nous avons commencé à tester notre hypothèse sur les stratégies différentielles de répartition des risques chez les plantes, nous avons identifié la dispersibilité comme le trait clé qui affecte l’efficacité de la répartition des risques par modification maternelle. Pour les individus qui produisent des graines à faible dispersibilité, la progéniture a tendance à rester dans les mêmes habitats que leurs parents. Par conséquent, la sélection naturelle peut favoriser les individus qui améliorent la préadaptation de leur progéniture aux stress locaux. En revanche, pour les individus produisant des graines hautement dispersables, les environnements de progéniture sont variables. Par conséquent, la sélection naturelle peut favoriser les individus qui s’investissent davantage dans la reproduction afin d’augmenter les chances d’établissement de nouvelles populations, mais assouplir la sélection sur la modification maternelle. Cela indique qu’il devrait y avoir une forte interaction entre la dispersibilité et la modification maternelle sur la tolérance au stress de la progéniture.

Au cours de notre étude préliminaire portant sur une douzaine d’asters dispersés par le vent ou les animaux, Qian a découvert qu’une de nos espèces étudiées, Synedrella nodiflora, peut être un système parfait pour évaluer les modifications maternelles dépendantes de la dispersibilité, car il produit simultanément un type plus dispersable (le type en disque) et un type moins dispersable (le type en rayons) de fruit à graine unique (cypsela). Cela nous permet d’éviter les effets de confusion potentiels des différentes histoires évolutives d’une espèce à l’autre et de nous concentrer sur la dispersibilité. en soi. Un autre avantage de l’étude de cette espèce est qu’elle est répandue dans le monde entier et présente une adaptabilité supérieure à diverses conditions d’eau ; ses stratégies adaptatives mettront sûrement en lumière les significations écologiques et évolutives du dimorphisme des graines.

Nos hypothèses

Nous avons émis l’hypothèse que la tolérance à la sécheresse de la progéniture Synédrelle, une caractéristique directement liée au risque d’échec de la reproduction en cas de sécheresse, peut être modifiée par le stress maternel dû à la sécheresse par trois voies dépendant de la dispersibilité : (1) modification de la tolérance moyenne à la sécheresse de la progéniture ; (2) modification de la variation de tolérance à la sécheresse de la progéniture ; (3) modification des abondances relatives des graines dimorphes. Ces voies peuvent réduire le risque global d’échec de reproduction en cas de sécheresse sévère et permettre la survie dans diverses conditions hydriques.

Ce que nous avons fait

Nous avons collecté le disque plus dispersible et la cypsèle des rayons moins dispersibles de Synédrelle provenant d’un habitat sec et humide de la province du Guangdong, en Chine, et a cultivé ces graines dans une serre contrôlée dans des conditions de sécheresse et de bon arrosage pendant deux générations. Nous avons abordé les questions suivantes : (1) Quel est l’impact de la sécheresse maternelle sur la moyenne et la variation de la tolérance à la sécheresse de la progéniture moins ou plus dispersible ? (2) La sécheresse maternelle a-t-elle un impact sur l’abondance relative de la progéniture moins ou plus dispersible ? (3) Comment la sécheresse maternelle influence-t-elle la moyenne et la variation de la tolérance à la sécheresse de la progéniture au niveau de l’espèce ?

Ce que nous avons trouvé

Le stress maternel lié à la sécheresse a augmenté la moyenne ou la variation de la tolérance à la sécheresse de la progéniture la moins dispersable, alors qu’il a eu des effets variables sur la tolérance à la sécheresse de la progéniture la plus dispersable en fonction de la forme des graines maternelles (rayon vs disque cypsela) et de l’habitat (sec vs. . mouillé). Il y a eu une augmentation globale de la moyenne intraspécifique et de la variation de la tolérance à la sécheresse sous le stress maternel dû à la sécheresse, due aux changements dans la progéniture moins dispersable.

Nos résultats indiquent que la modification maternelle de la tolérance au stress de la progéniture peut être fortement associée à la dispersibilité. Il est important de noter que la variation de la dispersibilité elle-même est une stratégie de répartition des risques au niveau spatial, alors que la variation de la tolérance à la sécheresse de la progéniture est une stratégie de répartition des risques au niveau temporel. Par conséquent, notre étude démontre une voie potentielle pour l’évolution adaptative des plantes dimorphes à graines, qui implique l’interaction entre les stratégies de répartition des risques spatiales et temporelles. Cela peut expliquer l’existence de tant d’espèces végétales à graines dimorphes et la large aire de répartition de ces espèces.