Le delta du fleuve Mississippi abrite la plus grande bande contiguë au monde de Phragmites australis, ou plus communément connu sous le nom de roseau commun. Mais la plante qui peut atteindre près de 6 mètres de haut et qui a joué un rôle essentiel dans la stabilisation de la côte de l’État contre l’érosion n’est pas réellement originaire de Louisiane, enfin, pas entièrement.
Il existe plusieurs génotypes de P. australis. La sous-espèce P. australis, ou ssp., americanus est la sous-espèce indigène aux États-Unis et au Canada. Cependant, Phragmites australis ssp. australis est originaire d’Europe centrale et a ensuite été introduite aux États-Unis où elle est maintenant considérée comme l’une des espèces envahissantes les plus problématiques en Amérique du Nord.
Ce qui a rendu perplexes les chercheurs en environnement, ce sont les ssp. australis a affiché des capacités au-delà de celles du ssp natif. americanus dans sa capacité à prospérer dans les zones humides, en particulier autour des Grands Lacs, grandissant souvent pour être beaucoup plus grand et plus dense, et à son tour, perturbant l’écosystème indigène.
Dans une étude récemment publiée en Écologie moléculaire, et récemment présenté dans une édition de The Scientist, les chercheurs de LSU ont collaboré avec l’Université de Tulane et l’US Geological Survey pour étudier les bases génomiques de P. australis et pour enquêter sur ce qui fait exactement prospérer la sous-espèce envahissante de roseau dans les zones humides, par rapport à son homologue natif. Des échantillons ont été utilisés à partir de sites situés autour de la région des Grands Lacs pour cette étude génomique pionnière, bien que la plante pousse partout en Amérique du Nord.
« Nous essayons de comprendre la base génomique de l’envahissement des plantes », a déclaré Dong-Ha Oh, professeur assistant de recherche au laboratoire Dassanayake du département des sciences biologiques de LSU et auteur principal de l’article.
Ce projet a abouti à la première référence du génome pour cette plante envahissante mondialement reconnue qui peut être utilisée par les phytologues étudiant l’évolution des traits envahissants ainsi que par les scientifiques concevant des stratégies génétiques pour gérer les plantes envahissantes en biologie de la conservation.
L’étude comprenait également une comparaison des données d’expression génique ou de la transcriptomique comparative. Lorsqu’il est utilisé avec le génome nouvellement assemblé, il suggère que les gènes associés aux réponses pathogènes et de défense étaient fortement exprimés dans la sous-espèce envahissante en continu, tandis que des gènes similaires dans la sous-espèce indigène ont été trouvés à des niveaux d’expression beaucoup plus faibles et n’ont été induits que lorsqu’il y avait un agent pathogène. .
« Nous constatons une réponse de défense intégrée dans les plantes envahissantes qui est beaucoup plus élevée que dans la plante indigène », a déclaré Maheshi Dassanayake, professeur agrégé au Département des sciences biologiques de LSU et auteur correspondant de l’article. « Par exemple, si nous donnons à ces deux plantes un agent pathogène, puis testons ce qui se passe, nous voyons la plante indigène agir de manière drastique pour répondre à l’attaque, tandis que la plante envahissante s’en fiche car elle a toujours ses boucliers levés. »
Chathura Wijesinghege, une étudiante diplômée du Dassanayake Lab a contribué à ce travail en retraçant l’histoire évolutive des Phragmites et des graminées étroitement apparentées. Dassanayake a été invité à collaborer sur un projet existant entre Keith Clay de Tulane et Kurt Kowalski de l’USGS qui a financé un projet de génome dans le but de concevoir des mesures de contrôle génétique capables de différencier les sous-espèces indigènes des sous-espèces envahissantes sans causer de dommages involontaires à la faune et à la flore indigènes. .
« L’USGS a reconnu le besoin de gestion et a lancé l’analyse de la composition génétique des Phragmites dans le cadre de la nouvelle étude », a déclaré Kowalski. « Cette recherche de pointe fournit une feuille de route pour le développement ultérieur de traitements spécifiques à l’espèce pour contrôler les phragmites envahissants et offre un aperçu de la façon dont il se compare à d’autres graminées. »
Le laboratoire Dassanayake a analysé le génome de la plante envahissante à l’aide des services de calcul haute performance de LSU et a révélé un historique unique d’événements de duplication à l’échelle du génome qui ont probablement fourni un nouveau matériel génétique pour la divergence des sous-espèces envahissantes et indigènes. Après avoir identifié des gènes de référence dans le génome, le groupe a examiné leur expression dans la sous-espèce indigène par rapport à l’envahissante.
« [This invasive reed subspecies] détruit les écosystèmes qui ont été adaptés aux roseaux indigènes, et [the USGS] veut trouver une solution biologique qui évite l’utilisation d’herbicides génériques ou l’élimination mécanique à forte intensité de main-d’œuvre », a déclaré Oh. perdent probablement une grande partie de la biodiversité locale entre-temps. Ainsi, les biologistes des plantes et les biologistes de la conservation peuvent travailler ensemble pour trouver des solutions efficaces et durables pour contrôler ce problème avant que des dommages irréversibles ne soient observés dans nos communautés indigènes. »
Dong‐Ha Oh et al, De nouvelles caractéristiques du génome contribuent au caractère invasif de Phragmites australis (roseau commun), Écologie moléculaire (2021). DOI : 10.1111/mec.16293