Les mauvaises herbes qui poussent dans les écosystèmes agricoles sont principalement des espèces annuelles. En plus de la concurrence des cultures, les populations de mauvaises herbes sont soumises à de puissantes perturbations anthropiques visant à les éradiquer. Ces perturbations peuvent être divisées en pratiques agricoles qui sont appliquées avant ou après le semis des cultures. Les pratiques de pré-semis telles que la culture du sol ou les applications d'herbicides non sélectifs éliminent les semis de mauvaises herbes à germination précoce. En agriculture conventionnelle, les pratiques post-semis consistent essentiellement en des applications d'herbicides sélectifs qui éliminent les plantules de mauvaises herbes germées après la culture. Les pressions sélectives exercées par les pratiques agricoles favorisent l'évolution des traits adaptatifs des populations de mauvaises herbes. La germination joue un rôle de premier plan dans l'adaptation, car un moment de germination adéquat permet aux semis d'échapper aux pratiques de pré-semis et d'émerger dans les meilleures conditions possibles de croissance. La capacité à résister aux effets des herbicides, c'est-à-dire la résistance aux herbicides, est un autre trait adaptatif majeur. Ces deux traits sont cruciaux pour le succès des mauvaises herbes dans les écosystèmes agricoles.
Un article récent dans Annals of Botany examine l'effet des allèles de résistance aux herbicides sur la dynamique de germination des graines et l'émergence des semis dans la graminée adventice Alopecurus myosuroides Huds. (herbe noire). Les résultats montrent que les effets pléiotropes directement associés aux différents allèles varient considérablement avec l'allèle, et peuvent également varier avec l'environnement. Fait intéressant, de tels résultats ne sont pas propres aux plantes. Les effets délétères sur la survie hivernale de quatre allèles mutants conférant la même adaptation (résistance aux insecticides) chez le moustique Culex pipiens Il a été démontré qu'il varie avec l'allèle, et dans la levure Saccharomyces cerevisiae, les effets pléiotropes de plusieurs allèles mutants conférant la résistance aux fongicides ont été étudiés individuellement pour chacun de plusieurs gènes. La variation des effets pléiotropes associés avec l'allèle de résistance et avec l'environnement peut donc être une règle générale.
Délye, C., Menchari, Y., Michel, S., Cadet, É., & Le Corre, V. (2013) Un nouvel aperçu de l'évolution adaptative des mauvaises herbes arables : les mutations conférant la résistance aux herbicides affectent également la dynamique de germination et l'émergence des semis. Annals of Botany 111(4): 681-691. doi : 10.1093/aob/mct018
Les pressions sélectives exercées par l'agriculture sur les populations d'adventices arables favorisent l'évolution des caractères adaptatifs. La dynamique de germination et d'émergence et la résistance aux herbicides sont des traits adaptatifs clés. Les allèles de résistance aux herbicides peuvent avoir des effets pléiotropes sur le cycle de vie d'une mauvaise herbe. Cette étude a examiné les effets pléiotropes de trois allèles de l'acétyl-coenzyme A carboxylase (ACCase) conférant une résistance aux herbicides sur la partie graine à plante du cycle de vie de la graminée adventice. Alopecurus myosuroides. Dans chacune des deux séries d'expériences, des populations d'A. myosuroides avec des fonds génétiques homogénéisés et ségrégeant pour les mutations Leu1781, Asn2041 ou Gly2078 ACCase qui se sont produites indépendamment ont été utilisées pour comparer la dynamique de germination, la survie dans le sol et la croissance en pré-émergence des semis parmi les graines contenant des graines sauvages. embryons mutants ACCase hétérozygotes et homozygotes. Asn2041 ACCase n'a provoqué aucun effet significatif. Les principaux effets de la Gly2078 ACCase étaient une accélération co-dominante de la germination des graines (diminution de 1 et 25 fois du temps nécessaire pour atteindre 1 % de germination (T10) pour les embryons mutants homozygotes et hétérozygotes, respectivement). Une distorsion de ségrégation contre des embryons mutants homozygotes ou une augmentation co-dominante de la germination mortelle a été observée dans une série d'expériences. Les effets majeurs de Leu50 ACCase étaient un retard co-dominant de la germination des graines (augmentation de 50 et 1781 fois du T1 pour les embryons mutants homozygotes et hétérozygotes, respectivement) associé à une diminution co-dominante substantielle de la germination fatale. Dans les systèmes agricoles actuels, les plantes portant Leu41 ou Gly1 ACCase ont un avantage de fitness conféré par la résistance aux herbicides qui est respectivement renforcée ou contrebalancée par des effets pléiotropes directs sur la phénologie de la plante. Les effets pléiotropes associés aux mutations conférant la résistance aux herbicides jouent sans aucun doute un rôle important dans la dynamique évolutive de la résistance aux herbicides dans les populations de mauvaises herbes. Les allèles mutants ACCase devraient également s'avérer utiles pour étudier le rôle joué par les lipides de stockage des graines dans le contrôle de la dormance et de la germination des graines.
