Vies urbaines diversifiées de tournesols asiatiques dans une mégapole japonaise |
Taichi Nakata, de l’Université de Kyushu au Japon, discute de son article : Divergence des traits adaptatifs des plantes annuelles en réponse à la diversité des habitats urbains dans une mégapole
Lorsque nous nous promenons dans les villes, nous remarquons souvent des fleurs qui fleurissent dans les interstices des trottoirs, le long des routes ou dans les parcs. Malgré les modifications drastiques de leurs habitats naturels par l’activité humaine, certaines plantes continuent de prospérer de manière résiliente en milieu urbain. Les recherches sur ces plantes urbaines se sont multipliées ces dernières années. Cependant, peu d’études ont examiné comment la diversification des habitats urbains affecte l’évolution des traits et la divergence des plantes, et encore moins ont évalué si une telle divergence évolutive est adaptative ou simplement neutre.
Notre groupe de recherche s’est concentré sur la plante herbacée annuelle indigène Commelina commune (tournesol asiatique), qui pousse dans un large éventail d’habitats, des paysages de satoyama (paysage rural traditionnel japonais) aux environnements hautement urbanisés. Nous avons collecté des graines sur des terres agricoles rurales, des terres agricoles urbaines, des parcs urbains et des habitats en bordure de route dans la zone métropolitaine de Kyoto – Osaka – Kobe, l’une des plus grandes mégalopoles du monde, et les avons fait germer pour mesurer les caractères.
Pour caractériser l’environnement physique de chaque habitat, nous avons mené des enquêtes sur le terrain pour mesurer le pH du sol, la teneur en eau du sol et l’ouverture du couvert forestier (comme indicateur de l’ombrage), et avons utilisé des données satellitaires pour estimer la température de la surface des terres. Pour déterminer si les différences de traits observées entre les types d’habitat étaient dues à une adaptation locale ou à une évolution neutre, nous avons également analysé les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) à l’échelle du génome pour chaque individu à l’aide de la méthode MIG-seq.
Les comparaisons des facteurs environnementaux ont révélé que dans tous les habitats urbains, la température de la surface des terres et le pH du sol étaient systématiquement plus élevés que dans les sites ruraux. Pourtant, les habitats urbains différaient les uns des autres : les habitats en bordure de route étaient plus secs, les terres agricoles urbaines étaient plus exposées au soleil et les parcs urbains étaient plus ombragés en raison de la plantation d’arbres et des structures environnantes.
Les mesures des caractères ont montré que les populations urbaines de dayflower avaient généralement une plus grande hauteur, des feuilles plus grandes et moins de tiges et de feuilles que les populations rurales. Dans les zones urbaines, la floraison sur les terres agricoles urbaines s’est produite plus tard que dans les parcs urbains. Dans tous les habitats urbains, l’augmentation de la température à la surface des terres était associée à une plus grande hauteur des plantes et à une plus grande surface de feuilles, ainsi qu’à un nombre réduit de tiges – des tendances particulièrement prononcées sur les sites en bord de route. La floraison retardée dans les populations de terres agricoles urbaines semble liée à une disponibilité de lumière plus élevée que dans les parcs.
De plus, la croissance apicale au début du développement était renforcée dans les conditions de sol neutre des terres agricoles urbaines et au bord des routes, alors qu’elle était supprimée dans les sols plus sombres et plus acides des parcs urbains et des terres agricoles rurales.
Enfin, des comparaisons entre différenciation génétique neutre (FST) et la différenciation quantitative des traits (QST) parmi les populations cultivées dans un jardin commun, a révélé que QST les valeurs de tous les caractères étaient supérieures à FST. Cela suggère fortement que la divergence des traits observée entre les populations est due à une évolution adaptative aux environnements urbains plutôt qu’au hasard.
Cette recherche représente la première étape pour élucider comment les plantes évoluent au sein de l’écosystème nouveau et diversifié de la ville. À l’avenir, nous visons à approfondir les mécanismes par lesquels la tournesol commune s’adapte aux environnements urbains, grâce à des expériences de jardins communs qui reproduisent des conditions urbaines complexes, ainsi qu’à des observations sur le terrain.