Certaines espèces ou individus au sein d'une espèce sont mieux adaptés à certains environnements que d'autres, ils ont donc de meilleures chances de survie. Cette variabilité intra-espèce est la "biodiversité cachée" sur Terre, mais peut avoir un coût physiologique (par exemple, les plantes peuvent investir dans plus de graines plus petites ou dans moins de graines plus grosses). Il existe de nombreux traits utilisés pour comparer la façon dont les individus d'une espèce végétale poussent différemment dans des écosystèmes contrastés (par exemple, la surface foliaire peut être plus grande sous des conditions ombragées par rapport à des conditions ensoleillées) qui peuvent révéler des adaptations locales.

Annals of Botany a récemment publié un Numéro spécial sur la variation intraspécifique des traits fonctionnels des plantes pour synthétiser comment la variabilité intra-espèce peut contribuer à une meilleure compréhension des plantes à ces multiples échelles, de l'expression génique et de la variation intra-plante aux interactions entre espèces et à la dynamique des populations, des communautés et des écosystèmes. Les rédacteurs invités du numéro spécial, les Drs Andréa Westerband (Université Macquarie), Kasey Barton (Université d'Hawai'i à Mānoa), et Jennifer Funck (Université de Californie, Davis) ont écrit une revue complète de la variabilité intraspécifique, a souligné les percées récentes et a énuméré 28 recommandations sur la manière dont les études futures devraient être menées.

Dans une interview en ligne avec BotanyOne, Westerband a partagé la motivation derrière l'écriture Cette revue.

"Au cours des cinq ou dix dernières années, il y a eu un véritable regain d'intérêt parmi les études écologiques communautaires et basées sur les traits mettant en évidence l'étendue et les sources de la variation intraspécifique (ITV) dans les traits fonctionnels des plantes", écrit Westerband.

«Il y a également eu un certain nombre de revues appelant à ce que ces études s'éloignent de l'utilisation des moyens des espèces et considèrent plutôt plus explicitement le rôle de l'ITV pour l'assemblage de la communauté et les interactions entre les espèces. La motivation de cet examen, et du numéro spécial en général, était essentiellement de mettre en évidence les différentes façons dont ITV influence les processus d'ordre supérieur tels que la dynamique communautaire, mais aussi la dynamique des invasions et des écosystèmes.

« Dans mon propre travail, par exemple, je considère comment L'ITV climatique peut influencer le succès de l'invasion à travers les îles hawaïennes. Dans ce système, l'hétérogénéité environnementale est élevée sur une très petite superficie terrestre, et il est important de comprendre comment cette hétérogénéité entraîne les interactions entre les espèces. "

Les collègues de Westerband étudient tous les traits fonctionnels des plantes dans leurs recherches (par exemple, traits des semis liés aux stratégies écologiques, teneur en azote des feuilles liée à la décomposition de la litière, plasticité des traits en réponse à la salinité, caractéristiques des arbres en réponse à la sécheresse).

"L'autre impulsion clé de cette revue était d'attirer davantage l'attention sur les traits fonctionnels particulièrement sous-représentés dans ce volet de la littérature et de faire de nouvelles suggestions pour de futures études. Alors que les biologistes de l'évolution et des populations tiennent souvent compte de la variation des traits de reproduction et des traits de la plante entière, les écologistes basés sur les traits et communautaires se concentrent très fortement sur les traits des feuilles. Et même parmi les traits foliaires, la surface foliaire spécifique (SLA) est de loin le trait le plus populaire qui a été examiné. En raison de ces tendances, il est assez difficile de quantifier l'étendue réelle de l'ITV dans les usines. En somme, il y a vraiment un besoin pressant d'élargir la portée de notre objectif dans ce volet de la littérature et nous avons pensé que c'était une bonne occasion de le faire.

Westerband et ses collègues ont examiné les mécanismes sous-jacents de la variabilité intra-espèce, l'étendue de la variabilité des traits dans les écosystèmes, les effets sur les processus d'ordre supérieur et les orientations futures dans ce domaine. En écrivant cette revue, les auteurs ont rencontré quelques études récentes et des sujets émergents vraiment surprenants.

"Le rôle de l'épigénétique dans la variation des traits intraspécifiques est un domaine de recherche en pleine croissance qui est très nouveau, et nous soulignons l'étude de Puy et ses collaborateurs (2020) à titre d'exemple,: Westerband écrit.

« Les auteurs ont constaté que Arabidopsis thaliana les populations présentaient une variation considérable de la SLA mais aussi de la croissance des plantes en réponse à l'engorgement et aux traitements de fertilisation lorsqu'elles appliquaient des traitements expérimentaux de déméthylation. Ce qui m'intéresse particulièrement, c'est l'idée que la plasticité phénotypique (et donc l'ITV) peut être maintenue au fil des générations, connue sous le nom de effets transgénérationnels. Ce processus est probablement beaucoup plus courant dans les usines que nous ne le pensons et mérite une enquête plus approfondie.

"L'autre étude qui m'a marqué est celle de Yang et coll. (2020), qui décrivait comment les modèles qui prédisent les performances des plantes (dans ce cas, la croissance) à partir des traits étaient beaucoup plus faibles lorsqu'ils étaient évalués au niveau de l'espèce qu'ils ne l'étaient lorsqu'ils étaient évalués au niveau individuel. Ils ont également déterminé que la sélection des traits focaux influençait fortement les conclusions de l'étude. Ensemble, je pense que c'est une étude importante car elle montre comment notre interprétation des effets de l'ITV dépend en grande partie de la structure des données mais aussi de la sélection des traits.

Les traits fonctionnels des plantes ont été et sont continuellement utilisés dans les études écologiques, c'est pourquoi la rédaction d'un examen complet est un projet ambitieux.

"L'un des principaux défis lors de la rédaction de cet article était de reconnaître l'important corpus de travaux décrivant la variation intraspécifique des phénotypes végétaux, mais ne tenant pas compte des traits fonctionnels des plantes", explique Westerband.

"En d'autres termes, dans cette revue, nous nous sommes concentrés sur des études issues de la littérature sur l'écologie communautaire et l'écologie basée sur les traits, où l'intérêt pour l'ITV a augmenté au cours des dernières années. Mais nous sommes bien conscients que les biologistes de l'évolution et les biologistes/démographes des populations considèrent explicitement la variation intraspécifique, et nous introduisons donc l'article en explorant d'abord la riche histoire de l'examen de la variation intraspécifique chez les plantes. Dans le même ordre d'idées, la conception d'une figure conceptuelle rassemblant ces domaines d'étude était également un défi, et nous avons procédé à plusieurs itérations de la figure pour nous assurer qu'elle était suffisamment synthétique et large dans sa portée.

Westerband et ses collègues ont fait 28 recommandations pour les conceptions expérimentales, la collecte et l'analyse de données pour de futures études afin de quantifier la variabilité intra-espèce. Les bases de données sur les traits se multiplient (par exemple  TRY, GROT) mais afin de comparer la variabilité signalée d'une espèce à travers le monde, il est crucial d'établir des protocoles de recherche uniformes.

"Nous soulignons, comme d'autres l'ont fait avant nous, qu'il existe plusieurs scénarios dans lesquels l'analyse des espèces signifie plutôt des répliques individuelles ou des populations peut produire des conclusions trompeuses ou erronées. Par conséquent, il convient d'être prudent lors de l'utilisation des moyennes des espèces, car elles omettent toute variation intraspécifique potentiellement significative. Bien qu'il soit clair que les questions de recherche devraient dicter le type d'ensemble de données utilisé dans l'analyse, de plus en plus de chercheurs accèdent à des ensembles de données publiés via des référentiels en ligne, et bon nombre de ces ensembles de données rapportent des moyens d'espèces. Ainsi, nous courons le risque très réel de ne pas pouvoir tirer de conclusions significatives au niveau des individus, qui est le niveau d'organisation auquel se produisent les interactions entre les espèces. Ce problème peut facilement être corrigé en signalant les moyennes de la population ou les répétitions individuelles au lieu des moyennes des espèces, et en quantifiant les sources de variation dans son ensemble de données.

«Nous suggérons également que davantage d'études envisagent d'utiliser des plans d'étude imbriqués et qu'une plus grande attention soit accordée aux traits sous-représentés, par exemple l'anatomie, la défense, l'hydraulique et les traits qui s'intègrent dans plusieurs fonctions. Nous résumons un certain nombre de suggestions clés dans Tableau 1. »

Cet avis est une synthèse fantastique des forces motrices de la variabilité intra-espèce à son importance pour le fonctionnement de l'ensemble des écosystèmes et constitue une excellente ressource pour tous les écologistes végétaux. Attention aux Annals of BotanyNuméro spécial de qui présente les derniers efforts de recherche portant sur la variabilité intraspécifique des plantes.