Bien que les fougères soient antérieures aux angiospermes de plus de 200 millions d'années, la montée des couverts forestiers fermés d'angiospermes au cours du Crétacé a conduit à une diversification explosive des fougères leptosporangiées. Ces espèces nouvellement évoluées ont prospéré sur les sols forestiers ombragés et enrichis en lumière bleue. Ce succès a fait des fougères leptosporangiées le groupe dominant de fougères modernes, constituant le grande majorité de toutes les espèces de fougères vivantes. Pourtant, une explication physiologique claire de l'utilisation efficace de la lumière bleue par les fougères n'a pas encore été trouvée.
Dans un nouvel article publié dans New Phytologist, l'auteur principal Shengguan Cai et ses collègues ont utilisé des preuves moléculaires et physiologiques pour étudier les liens entre fougères leptosporangiées augmentation de la sensibilité des stomates à la lumière bleue et leur augmentation dans les archives géologiques. Les chercheurs se sont concentrés sur les photorécepteurs de lumière bleue dans la plus grande sous-clade de fougères leptosporangiées, les Polypodiales, ainsi que dans plusieurs lignées de fougères eusporangiées plus anciennes et un angiosperme représentatif.
Les auteurs ont découvert que les fougères des Polypodiales ont un taux de réponse stomatique significativement plus rapide lorsqu'elles sont exposées à la lumière bleue que les autres groupes testés. Cette sensibilité, qui permet aux fougères de capitaliser rapidement sur les taches solaires transitoires, est notamment liée à la voie de signalisation du cryptochrome (CRY), la seule famille de récepteurs à la lumière bleue qui différait significativement entre les fougères leptosporangiées et eusporangiées.
La datation moléculaire a montré que les Polypodiales ont subi quatre duplications distinctes de leurs gènes CRY, les deux derniers événements se produisant alors que les angiospermes émergeaient en tant que groupe dominant. Cela a laissé le clade avec six copies du gène CRY - trois fois plus que d'autres clades étroitement apparentés - et un temps de réponse stomatique comparable à celui observé chez les graminées, qui sont connues pour avoir une réponse exceptionnellement rapide.
"De nombreuses espèces végétales, et la plupart des fougères, ne peuvent pas rivaliser avec les grands arbres pour accéder à la lumière et ont développé des stratégies de tolérance à l'ombre pour faire face à la faible lumière et optimiser la capture de la lumière", écrivent les auteurs. "Le déclin au Crétacé de la diversité et de l'aire de répartition de nombreuses espèces de fougères eusporangiées, suivi de la diversification des fougères leptosporangiées, indique un changement fondamental des traits fonctionnels qui distingue le leptosporangiate des autres lignées de fougères."
