Les conditions de chaleur élevée et de faible niveau d’eau produites par le réchauffement climatique affaiblissent la résistance des pins aux maladies en entravant leur capacité à monter une défense efficace en même temps que les champignons pathogènes dans leurs tissus deviennent plus agressifs, selon de nouvelles recherches.
L’étude est la première à examiner simultanément l’expression des gènes métaboliques dans les arbres hôtes et les agents pathogènes qui les attaquent dans des conditions normales et de changement climatique. Les résultats aident à expliquer les mécanismes derrière ce qui est devenu un fait bien connu : le réchauffement climatique rend les arbres plus sensibles aux maladies.
L’étude a été menée sur des pins autrichiens, originaires du sud de l’Europe et utilisés en ornementation aux États-Unis. Les chercheurs ont testé les effets des conditions du changement climatique sur les arbres après l’infection par deux champignons apparentés qui ont tué de larges pans de ces pins au fil du temps.
« Nous avons décidé d’étudier les effets des contraintes combinées de températures plus élevées et d’une disponibilité en eau plus faible, car c’est ce que les arbres connaîtront à l’avenir », a déclaré l’auteur principal Enrico Bonello, professeur d’écologie moléculaire et chimique des arbres au département de l’Université d’État de l’Ohio. Pathologie végétale.
« Dans les trois jours suivant l’infection dans des conditions de changement climatique, l’arbre a été tiré dans deux directions différentes : il a été privé de carbone à la fois par une photosynthèse réduite et une acquisition accrue du carbone par les champignons. Lorsque nous parlons de carbone, nous ‘ Je parle de sucres, de nourriture et de réserves pour tous les autres processus métaboliques dans les arbres, y compris la croissance et la défense. »
La recherche a été publiée récemment dans la revue Frontières dans les forêts et changement global.
Selon les experts, la séquestration du carbone par les forêts du monde est un facteur majeur d’atténuation des effets du changement climatique et pourrait être accélérée si des améliorations sont apportées à leur protection, leur gestion et leur restauration. Dans une étude de 2021 sur des parcelles forestières américaines, les scientifiques ont estimé que les récentes perturbations causées par les maladies et les insectes avaient réduit les taux de séquestration du carbone de 28 % et 69 %, respectivement, de 2001 à 2019 par rapport aux forêts non perturbées.
« C’est une autre raison de lutter contre le réchauffement climatique induit par les activités humaines – une autre preuve que ce que nous faisons à la planète a tant d’implications », a déclaré Bonello.
Lui et ses collègues ont exposé des pins autrichiens de 3 ans à deux ensembles de conditions : des températures quotidiennes allant de 59 à 82,4 degrés Fahrenheit pour le contrôle ou, pour imiter les conditions du changement climatique, des températures quotidiennes de 68 à 91,4 degrés Fahrenheit, ce qui a réduit la quantité d’eau dans l’atmosphère par rapport à l’eau disponible dans les températures plus fraîches. Une fois que les arbres se sont habitués à leurs conditions, ils ont été inoculés avec l’une des deux souches du champignon pathogène.
Diplodia sapinea , un champignon agressif, et son parent moins agressif Diplodia scrobiculata se trouvent dans les hémisphères nord et sud. Ils restent dormants la plupart du temps, attendant la meilleure occasion de tuer les cellules hôtes et de se nourrir du matériel végétal mort, généralement lorsque leur hôte est affaibli. En plus de tuer les pins autrichiens, les champignons ont également commencé à endommager les pins sylvestres en Scandinavie.
« L’hypothèse est que le réchauffement et la baisse de la disponibilité de l’eau dans ces zones rendent les arbres plus sensibles à un agent pathogène qui resterait normalement à l’arrière-plan », a déclaré Bonello.
Trois jours après l’infection, l’équipe a collecté des tissus végétaux et pathogènes qui ont été utilisés pour une analyse de séquençage d’ARN afin d’identifier l’activation ou l’expression des gènes, les changements de modèle dans les arbres et les deux souches de champignons.
L’analyse a montré un changement fondamental dans les arbres exposés aux conditions du changement climatique : leur capacité à effectuer la photosynthèse a diminué, ce qui signifie qu’ils avaient moins de ressources à investir dans leur propre approvisionnement alimentaire, leur croissance et leur défense contre les maladies. Dans le même temps, les deux souches du champignon ont accéléré leur machinerie d’utilisation du carbone et la différence habituelle entre leur agressivité a disparu – elles sont devenues nettement plus pathogènes, et dans la même mesure, que dans des conditions normales.
« Essentiellement, les conditions de changement climatique ont conduit l’hôte à la famine, qui est aggravée par le fait que les champignons sont devenus plus agressifs, se sont développés plus rapidement et ont tué plus de tissus hôtes plus rapidement », a déclaré Bonello. « Il s’agissait de premières réponses, mais cela nous donne une idée de ce qui se passe dans le système. »
Bien que ces résultats ne soient qu’un exemple d’une espèce d’arbre et d’un type d’agent pathogène, la recherche offre un aperçu des dommages que le réchauffement climatique peut causer à l’un des principaux puits de carbone de la planète.
« Les invasions d’agents pathogènes et de ravageurs ont déjà un effet sur la séquestration du carbone », a déclaré Bonello. « Si vous aggravez encore la situation avec le changement climatique, la séquestration du carbone sera affectée négativement car les arbres mourront en nombre toujours plus grand. Les arbres qui pourraient autrement survivre à des conditions environnementales défavorables pendant un certain temps et se rétablir si les conditions s’améliorent ou s’intermittent peuvent être tués. par des agents pathogènes entre-temps. »
Soumya K. Ghosh et al, Mécanismes de sensibilité aux maladies du pin dans le cadre d’un changement climatique expérimental, Frontières dans les forêts et changement global (2022). DOI : 10.3389/ffgc.2022.872584