L’orchidée aigrette blanche a développé un pétale à froufrous pour soutenir le sphynx pollinisateur

Les pétales d’un blanc pur de l’orchidée sauvage Habenaria radiata ressemblent à une aigrette blanche en vol (d’où son nom commun d’orchidée aigrette blanche). H. radiata est apprécié des gens depuis l’Antiquité, mais la signification adaptative de la forme dentelée caractéristique de la fleur n’était pas claire jusqu’à présent. Un groupe de recherche multi-institutionnel travaille depuis trois ans pour résoudre ce mystère en menant des expériences sur le terrain dans lesquelles la frange en forme de plume a été retirée et des observations détaillées du comportement des pollinisateurs de l’orchidée.

La collaboration de recherche était composée du professeur agrégé Suetsugu Kenji et de l’étudiant Abe Yusuke (qui a terminé sa maîtrise au cours de l’année universitaire 2021) de la Graduate School of Science de l’Université de Kobe, Asai Takeshi et Matsumoto Shuji du jardin botanique Himeji Tegarayama et Hasegawa Masahiro du musée d’Osaka d’Histoire Naturelle.

D’après les résultats, ils ont découvert que dans leur habitat naturel, les orchidées aigrettes blanches dont la frange avait été retirée produisaient moins de graines saines par fruit individuel que les plantes intactes. Les sphinx, qui sont les principaux pollinisateurs de cette orchidée, s’agrippent normalement à la frange avec leurs pattes médianes pour se stabiliser lorsqu’ils boivent son nectar, mais les chercheurs ont observé que le sphinx était souvent incapable de le faire sur les plantes dont la frange avait été retirée. En d’autres termes, cette frange fonctionne comme une plate-forme de soutien pour le sphinx porteur de pollen. On pensait auparavant que les sphinx planaient principalement en buvant du nectar.

Bien que l’orchidée aigrette blanche utilise des sphinx pour transporter son pollen, ces découvertes importantes indiquent que la frange accrocheuse est plus qu’une aide visuelle pour les pollinisateurs et a évolué pour soutenir le sphinx pendant qu’il se nourrit du nectar.

Ces résultats de recherche ont été publiés en ligne dans la revue internationale Écologie le 21 juin 2022.

Fond de recherche

Environ 90 % des plantes à fleurs (angiospermes) dépendent d’animaux tels que les abeilles pour les aider à polliniser ; lorsque l’insecte transporte du pollen entre les fleurs, il reçoit une récompense (nectar etc.). Il est connu que les mutualismes avec les pollinisateurs jouent également un rôle important dans la diversité de la forme des fleurs. De nombreuses espèces d’orchidées en particulier ont développé des fleurs de forme spectaculaire; cela se remarque même si vous regardez les orchidées trouvées chez les fleuristes, comme l’orchidée papillon (Phalaenopsis aphrodite).

Les orchidées ont trois pétales, dont l’un est grand et ressort, et on pense que cette formation de pétales a évolué parallèlement aux insectes qui transportent son pollen. En fait, de nombreuses espèces d’orchidées utilisent des types particuliers d’insectes comme pollinisateurs et on pense que les variations spectaculaires de la structure des pétales résultent de l’évolution de chaque espèce d’orchidée pour attirer des espèces d’insectes spécifiques.

L’orchidée aigrette sauvage qui pousse dans les zones humides ne fait pas exception : elle a développé des pétales complexes. Sa belle apparence rappelle une aigrette blanche planant dans le ciel et est une plante familière dans les jardins depuis des centaines d’années (Figure 1).

Cependant, jusqu’à récemment, on ne savait pas quel type de mutualisme avec les pollinisateurs avait conduit le pétale frangé de l’orchidée aigrette blanche à évoluer vers une forme aussi distinctive.

Afin de découvrir dans quelle mesure la forme des franges des pétales contribue au succès reproducteur de l’orchidée aigrette blanche, les chercheurs ont mené une expérience d’élimination des franges dans un cadre naturel. En général, on pense que les pétales fonctionnent principalement comme un attractif visuel. Les sphinx, les principaux pollinisateurs de l’orchidée aigrette blanche, ont tendance à planer dans les airs tout en buvant le nectar des fleurs et n’ont donc pas besoin d’un endroit pour reposer leurs jambes pendant qu’ils se nourrissent. Par conséquent, les chercheurs ont émis l’hypothèse que la fonction principale de la frange est d’attirer visuellement le sphinx.

Même si le sphinx est nocturne, il peut compter sur sa vision dans une certaine mesure pour reconnaître les fleurs, ainsi les grandes fleurs avec une frange l’attirent. Pour cette raison, les fleurs d’autres plantes (comme la courge serpent) pollinisées par les sphinx ont souvent des pétales frangés profondément divisés. Par conséquent, on pense que les fleurs frangées se sont adaptées pour attirer efficacement les sphinx (qui préfèrent les fleurs à grosses franges) car les fleurs à franges peuvent conserver plus de ressources que les fleurs sans franges de même diamètre.

Si la frange fonctionne comme un attractif visuel, on peut prédire que les spécimens sans frange auraient un taux de production de fruits réduit car la production de fruits est un indicateur de la fréquence des visites des pollinisateurs. Cependant, cette étude a montré que, contrairement à cette prédiction, il n’y avait pas de baisse de la production de fruits chez les spécimens dont la frange avait été enlevée (Figure 2). En d’autres termes, la frange n’a pas joué un rôle significatif dans l’attraction des sphinx vers la fleur de l’orchidée aigrette blanche. Cependant, les fleurs dont la frange a été retirée avaient un taux inférieur de graines saines dans leurs fruits par rapport à celles dont la frange était intacte. De plus, les orchidées aigrettes artificiellement pollinisées ont produit le même taux de graines saines, qu’elles aient ou non une frange. Cela démontre que la cause de la production réduite de graines chez les spécimens sans franges est liée au mutualisme de la fleur avec ses pollinisateurs, et non aux dommages subis lorsque la frange a été retirée.

Pour étudier comment cette réduction du nombre de graines saines était liée au comportement des pollinisateurs, les chercheurs ont effectué des observations détaillées du comportement des sphinx. Ces résultats ont révélé que ce pollinisateur majeur des orchidées aigrettes blanches ne planait pas continuellement tout en buvant du nectar, mais s’accrochait plutôt à la frange des pétales avec ses pattes médianes. Cependant, avec la frange retirée, le sphinx ne pouvait pas saisir le pétale dans de nombreux cas. Par conséquent, il est fort possible que sans la stabilité fournie par la frange, le sphinx ne puisse pas transmettre autant de pollen à la plante, entraînant ainsi des plantes sans franges recevant moins de grains de pollen par visite et produisant moins de graines saines (Figure 3).

Jusqu’à présent, la recherche sur la fonction des pétales s’est concentrée sur leur rôle dans l’attraction visuelle des pollinisateurs et d’autres fonctions au-delà de cela ont reçu peu d’attention. En particulier, les résultats de cette étude ont indiqué que contrairement à l’hypothèse des chercheurs, la frange accrocheuse joue plus un rôle de point d’appui lors de l’alimentation des sphinx (que l’on croyait planer en buvant du nectar) que d’attractif visuel. .

« L’orchidée aigrette blanche a reçu son nom parce que ses pétales blancs brillants ressemblent à l’oiseau en vol. Selon la légende, l’âme d’une aigrette blanche qui est morte renaît sous le nom d’orchidée aigrette blanche très appréciée. Néanmoins, il est maintenant évident que les franges stabilisent principalement la posture du sphinx (le pollinisateur principal), augmentant le transfert de pollen. Je suis heureux que nous ayons révélé la signification adaptative inattendue qui est au cœur de sa frange distinctive », commente le professeur Suetsugu.