Des chercheurs de l’Université métropolitaine de Tokyo ont découvert que la fougère Hymenasplenium murakami-hatanakae peut devenir un gamétophyte indépendant, c’est-à-dire vivre pendant de longues périodes sans sporophyte producteur de spores. publié dans le Journal de recherche sur les plantes.
Ils ont collecté des spécimens de l’île d’Izu-Oshima, au Japon, et ont utilisé l’analyse ADN pour montrer que cette fougère Aspleniineae, un sous-ordre englobant 30 % des fougères de la planète, faisait partie de cette classe rare. L’étude plus approfondie de l’espèce promet d’en apprendre davantage sur la façon dont les fougères se diversifient et s’adaptent.
L’« alternance des générations » chez les plantes et les algues est le cycle complexe par lequel elles se reproduisent. Chaque espèce possède deux « générations » au sein du cycle : les sporophytes, qui possèdent deux jeux de chromosomes (diploïdes), et les gamétophytes, qui n’en possèdent qu’un (haploïdes).
Lorsque les gamétophytes atteignent la maturité, ils produisent des gamètes qui fusionnent pour produire un zygote diploïde (une cellule « œuf fécondé »). Les zygotes continuent de se diviser et finissent par devenir des sporophytes. Les sporophytes produisent des spores par un processus qui réduit de moitié le nombre de chromosomes ; ceux-ci se divisent et se développent en gamétophytes, et le cycle continue.
Chez la plupart des plantes terrestres, les sporophytes et les gamétophytes dépendent généralement les uns des autres pour leur nutrition. Les fougères, en revanche, occupent une place particulière dans la biologie végétale dans la mesure où elles ne dépendent pas les unes des autres. Cela donne lieu à la possibilité intéressante que les sporophytes et les gamétophytes existent pendant de longues périodes de temps en l’absence des autres.
Bien que l’on sache que les fougères passent la majeure partie de leur vie sous forme de sporophytes, on a découvert que quelques-unes d’entre elles peuvent exister sous forme de gamétophytes pendant de longues périodes en l’absence totale de sporophytes, en tant que « gamétophytes indépendants ». Mais en raison de leur rareté relative, le cycle de vie des gamétophytes indépendants reste mal compris.
Inspirée par des travaux préliminaires prometteurs, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Noriaki Murakami de l’Université métropolitaine de Tokyo a jeté son dévolu sur Hymenasplenium murakami-hatanakae, un membre de la famille des Aspleniaceae. L’espèce a été observée dans des environnements sombres et humides sur des rochers au bord de rivières dans des climats plus chauds au Japon et à Taiwan.
L’équipe a collecté des spécimens sur l’île d’Izu-Oshima, à 300 km au sud de Tokyo, et a utilisé une technique connue sous le nom de code-barres ADN pour identifier différentes espèces.
Ils ont comparé l’ADN extrait des chloroplastes pour identifier les sporophytes et les gamétophytes. À leur grande surprise, ils ont découvert que les gamétophytes de cette espèce pouvaient survivre pendant de longues périodes dans des environnements complètement isolés des spores : les données ont révélé qu’ils avaient découvert un nouveau gamétophyte indépendant.
La famille des Aspleniaceae fait partie du sous-ordre des Aspleniineae, qui regroupe environ trente pour cent de toutes les fougères de la planète : la découverte de l’équipe est une première non seulement pour la famille, mais aussi pour le sous-ordre. L’idée dominante était claire : les Aspleniineae passent la majeure partie de leur vie sur terre sous forme de sporophytes ; il semble que les gamétophytes de l’île d’Izu-Oshima soient capables de s’adapter à leur environnement rocheux et isolé.
Non seulement ces travaux éclairent l’évolution des gamétophytes, mais ils soulèvent également des questions importantes sur les implications de ces travaux pour l’écologie végétale. L’équipe espère accumuler davantage de connaissances sur ces espèces et comprendre comment un plus large éventail d’espèces de fougères se diversifient et remplissent des niches environnementales.
Plus d’informations :
Katsuhiro Yoneoka et al, Evolution morphologique et fonctionnelle des gamétophytes dans les épilithes Hymenasplenium murakami-hatanakae (Aspleniaceae) : La cinquième famille capable de produire des gamétophytes indépendants, Journal de recherche sur les plantes (2024). DOI: 10.1007/s10265-024-01553-0