Une équipe de recherche des universités de Cologne et de Potsdam et de l’Institut Max Planck de recherche sur la sélection végétale a découvert que les lignées régionales du cresson de Thale (Arabidopsis thaliana), une petite plante rudérale qui peuple les rues de Cologne, varient considérablement dans la vie typique. caractéristiques du cycle, telles que la régulation de la floraison et de la germination. Cela leur permet d’adapter leur reproduction aux conditions environnementales locales telles que la température et les perturbations humaines.
Les chercheurs du Centre de Recherche Collaborative / Transregio 341 « Plant Ecological Genetics » ont découvert que les conditions environnementales filtrent les lignées inadaptées d’un pool de lignées végétales diverses au niveau régional, de sorte que seules celles présentant des caractéristiques appropriées parviennent à survivre.
« Ce processus, appelé » filtrage environnemental « , est bien connu pour favoriser l’établissement ou la persistance d’espèces végétales dans un endroit particulier. Il est fascinant de voir qu’exactement le même processus fonctionne également pour différentes lignées au sein d’une espèce », explique Anja. Linstädter, qui a récemment quitté Cologne pour devenir professeur de recherche sur la biodiversité à l’Université de Potsdam. L’étude est rapportée dans l’article « Filtrage environnemental de la diversité des traits d’histoire de vie dans les populations urbaines d’Arabidopsis thaliana », publié dans le Journal d’écologie.
Arabidopsis thaliana est l’organisme modèle le plus courant dans la recherche végétale et donc important pour la biologie végétale. La plupart des travaux de recherche sur A. thaliana se concentrent sur les descendants d’un seul individu, une lignée appelée Col-0, tandis que les plantes poussant naturellement dans la région de Cologne présentent une multiplicité de lignées.
« Dans notre consortium de recherche, nous travaillons à comprendre comment les découvertes faites en laboratoire se manifestent dans la nature », explique le professeur Dr Juliette de Meaux, porte-parole du CRC TRR 341. « Au début, ce que nous nous demandions c’est : est-ce que la ligne de laboratoire Col-0 ressemblent à des lignes présentes naturellement à Cologne ? Mais ensuite, nous avons commencé à réaliser à quel point il y avait de diversité écologique dans nos rues.
Les plantes analysées dans cette étude ont été collectées par le Dr Gregor Schmitz, le premier auteur de l’étude, sur le chemin de son travail. Il a remarqué qu’A. thaliana poussait naturellement dans des endroits aux conditions environnementales très différentes. Il s’agissait notamment de zones peu alimentées en eau et en nutriments, telles que de petites fissures dans la chaussée, mais également d’habitats très perturbés. Lorsque les scientifiques ont séquencé les génomes des plantes, ils ont découvert que les lignées urbaines n’étaient pas plus liées les unes aux autres qu’avec les lignées d’une région plus vaste.
À leur grande surprise, les biologistes ont découvert qu’il existe de grandes différences entre les populations d’A. thaliana de Cologne en ce qui concerne leurs caractéristiques de cycle de vie. Ces différences contribuent à leur persistance dans des habitats qui diffèrent principalement par leur degré de perturbation par les activités humaines telles que le désherbage ou la tonte. « En d’autres termes, la diversité génétique que nous trouvons dans la ville n’est pas distribuée au hasard, mais correspond à des différences spécifiques dans les environnements urbains », a déclaré Schmitz.
La plupart des plantes utilisent le froid pour réguler le moment de la floraison. Ils veillent ainsi à ce que la floraison n’ait pas lieu en plein hiver. Dans les rues de Cologne, les scientifiques ont découvert des lignées d’A. thaliana qui utilisent le froid pour réguler la floraison, mais aussi des lignées qui n’en utilisent pas : elles fleurissent très rapidement après la germination.
L’équipe a également découvert des lignées dont les graines deviennent dormantes si elles sont exposées à des températures élevées pendant quelques jours, ainsi que des lignées dont les graines ne deviennent pas dormantes lorsqu’il fait chaud.
« Les différentes lignes peuvent ainsi afficher des cycles de vie très différents », précise de Meaux. « Certains sont très rapides, ils n’ont pas besoin de dormance et n’ont pas besoin de froid avant la floraison et d’autres sont plus lents, ils ont une grande capacité à induire la dormance et le froid est une condition nécessaire pour fleurir. Une telle diversité sur une si petite zone a été une surprise. , mais le plus admirable était de voir que cela variait avec le gradient de perturbation environnementale dans nos rues. »
Les scientifiques étudieront plus en détail comment l’hétérogénéité environnementale sélectionne des variantes génétiques spécifiques des plantes urbaines d’Arabidopsis thaliana à Cologne.
Plus d’information:
Gregor Schmitz et al, Filtrage environnemental de la diversité des traits d’histoire de vie dans les populations urbaines d’Arabidopsis thaliana, Journal d’écologie (2023). DOI : 10.1111/1365-2745.14211