Yedra García et ses collègues de l'Université du Nouveau-Brunswick ont ​​découvert que les conditions de sécheresse peuvent entraîner une évolution rapide de la taille des fleurs et de la production de nectar dans l’usine Common Morning Glory. Les résultats, publiés dans AoB PLANTS, suggèrent que le stress hydrique dû au changement climatique pourrait modifier l'évolution des interactions plantes-pollinisateurs plus rapidement que le déclin des populations de pollinisateurs.

Le stress hydrique remodèle les fleurs et la sélection de Morning Glory

Les chercheurs ont mené des expériences en cultivant des plantes Common Morning Glory dans différentes conditions d’arrosage pour tester les effets du stress dû à la sécheresse. Les plantes ont été cultivées à l’extérieur de l’Université du Nouveau-Brunswick, sous pluie naturelle et pollinisation. Pour imposer la sécheresse, certaines plantes ont été arrosées beaucoup moins fréquemment que la normale – seulement une fois par semaine au lieu d'un jour sur deux.

Les expériences ont démontré que le stress dû à la sécheresse entraînait des changements dans les caractéristiques florales qui interviennent dans les interactions plantes-pollinisateurs. Gloire du matin plantes en conditions de sécheresse produisaient des fleurs dont le diamètre était, en moyenne, 23 % plus petit que celui des plantes bien arrosées. La sécheresse a également provoqué une réduction de 53 % du volume de nectar produit par chaque fleur. Volume de nectar est une récompense importante qui attire les pollinisateurs. Ces réductions significatives de la taille des fleurs et du nectar sous un stress hydrique indiquent des effets importants du déficit hydrique sur le phénotype de floraison.

Non seulement la sécheresse a affecté les caractéristiques florales, mais elle a également modifié les schémas de sélection naturelle agissant sur taille de la fleur et le volume de nectar. Les chercheurs ont estimé la sélection en reliant les caractéristiques des plantes à la production de graines comme mesure de la condition physique. Dans des conditions de sécheresse, ils ont détecté une sélection favorisant les fleurs de gloire du matin plus grandes, même si le déficit hydrique réduisait déjà la taille des fleurs. Ce résultat suggère que la production de fleurs plus grandes est bénéfique et adaptative pour la reproduction des plantes lorsque l’eau est limitée. Pour le volume de nectar, la sélection en période de sécheresse a favorisé les fleurs contenant moins de nectar, probablement en raison des coûts en eau liés à la production de nectar.

En revanche, les expériences ont montré que la diminution de l’accès des pollinisateurs avait des effets relativement faibles sur les caractères floraux et leur évolution. Bien que la restriction des pollinisateurs ait réduit graine de plante production un peu, cela n'a pas modifié la taille des fleurs ou le volume de nectar par rapport aux plantes à pollinisation libre. Et les modèles de sélection sur les caractères floraux avec et sans pollinisateurs étaient similaires. Ces résultats indiquent que des facteurs abiotiques comme la sécheresse pourraient entraîner des changements évolutifs plus rapides dans interactions plantes-pollinisateurs que le déclin des populations de pollinisateurs.

Étudier la sécheresse, les pollinisateurs et l'évolution florale

Les chercheurs ont mené ces expériences pour comprendre comment impacts du changement climatique l’évolution des interactions plantes-pollinisateurs. Des facteurs tels que la sécheresse et le déclin des pollinisateurs modifient les environnements dans le monde entier. Les chercheurs voulaient tester comment ces changements affectent l’évolution des traits floraux qui interviennent dans les interactions entre les plantes et les pollinisateurs.

L'équipe a réalisé les expériences en extérieur à l'Université du Nouveau-Brunswick au Canada en utilisant des graines commerciales de Ipomée purpurée, la gloire commune du matin. La culture de plantes de gloire du matin à partir de graines commerciales a fourni une diversité génétique permettant d'étudier la variation entre les fleurs.

La mesure des caractéristiques florales et de la condition physique sous les différents traitements a permis de quantifier l'impact de la sécheresse et du déclin des pollinisateurs sur la sélection des fleurs. L'utilisation d'un dispositif expérimental contrôlé a permis des comparaisons directes pour révéler l'effet évolutif plus fort du stress dû à la sécheresse par rapport à une pollinisation réduite.

Des méthodes expérimentales révèlent l'impact évolutif de la sécheresse

Les chercheurs ont utilisé plusieurs techniques expérimentales pour distinguer les effets de la sécheresse et du déclin des pollinisateurs sur l’évolution de la gloire du matin. Stress de sécheresse a été imposée en réduisant la fréquence des arrosages par rapport aux conditions normales. Les boutons floraux étaient recouverts de sacs à mailles fines pour exclure les pollinisateurs.

L’équipe a mesuré avec précision les caractéristiques florales telles que la taille des fleurs, le volume du nectar et la couleur des pétales sur plus de 400 plantes de gloire du matin. Ils les ont relatés mesures des traits à la production de semences comme estimation de la valeur adaptative. La quantification de la réflectance spectrale de la couleur des pétales a permis d'analyser la sélection sur la coloration des fleurs.

Cette approche expérimentale rigoureuse a fourni la preuve directe que la sécheresse entraîne des changements évolutifs plus forts et plus rapides dans les traits floraux essentiels aux interactions plantes-pollinisateurs par rapport au déclin des populations de pollinisateurs. Les résultats mettent en évidence l’impact évolutif significatif que des facteurs abiotiques tels que la disponibilité en eau peuvent avoir sur les plantes à fleurs et leurs pollinisateurs. face au changement climatique. García et ses collègues concluent :

Notre étude montre que la sécheresse pourrait affecter l’évolution des signaux floraux et des récompenses en nectar, ce qui pourrait avoir un impact supplémentaire sur les habitudes de visite des pollinisateurs. Bien que nos résultats suggèrent que la sécheresse pourrait entraîner des changements évolutifs plus rapides dans les systèmes de pollinisation des plantes que le déclin des pollinisateurs, des travaux expérimentaux supplémentaires sur les espèces limitées en pollen et/ou auto-incompatibles sont nécessaires. Notre étude renforce l'utilisation d'approches expérimentales pour découvrir le rôle relatif de différents agents de sélection agissant sur plusieurs caractères floraux. Étant donné que le changement climatique comprend à la fois des facteurs biotiques et abiotiques qui peuvent avoir des effets interactifs sur la sélection des caractères floraux, nous appelons à de futures études considérant plusieurs agents de sélection dans des expériences à croisement factoriel.

García et al. 2023/XNUMX/XNUMX

LIRE L'ARTICLE
García, Y., Dow, BS et Parachnowitsch, AL (2023) «Le déficit hydrique modifie les schémas de sélection des signaux floraux et des récompenses nectarifères chez l'ipomée commune., " AoB PLANTS, 15(5), p. lad061. Disponible à: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad061.

Couverture : Ipomée purpurée. Image: canva.