Les histoires de vie des plantes sont synchronisées avec les changements saisonniers des conditions environnementales telles que la température et la disponibilité de la lumière. En 2012, des chercheurs ont découvert que la période de floraison a avancé d'un jour par décennie dans 490 espèces à fleurs répondant au réchauffement des températures printanières sur 20 à 50 ans. Pour comprendre comment les écosystèmes seront touchés par le changement climatique, il est important d'étudier la croissance des plantes, la production de graines et l'émergence des semis sur plusieurs générations.
Dr Steven Footitt et des collègues de l'Université de Warwick et de l'Université de Boğaziçi testé le potentiel de changements dans la croissance des plantes et la germination des graines des espèces végétales modèles Arabidopsis thaliana dans un gradient thermique de +4°C. La large diffusion de Arabidopsis ses écotypes (populations adaptées aux conditions environnementales locales) en font une espèce indicatrice idéale pour étudier l'impact du réchauffement climatique sur la phénologie des plantes. Les chercheurs ont découvert qu'une annuelle d'hiver obligatoire réagit plus positivement au réchauffement climatique qu'un écotype annuel d'été obligatoire. Plus tôt cet été, les chercheurs déterminé les modèles d'expression à l'échelle du génome sur un cycle de dormance annuel dans deux Arabidopsis thaliana écotypes.
Les chercheurs ont utilisé deux écotypes d'Arabidopsis thaliana adaptés aux îles chaudes/sèches du Cap-Vert (Macaronésie ; Cvi) et au climat frais/humide du Burren (Irlande ; Bur). Les scientifiques ont créé un tunnel thermogradient avec un gradient thermique de +4°C pour produire un scénario réaliste de réchauffement climatique pour la zone expérimentale entre 2011-13 et 2080. Des plateaux de 24 plantes ont été placés à l'extrémité froide/ambiante (C) et l'extrémité extrémité chaude (W) du tunnel. Le temps de floraison, la biomasse végétale, la hauteur et le rendement en graines ont été mesurés. Les chercheurs ont collecté les graines matures de la première population (F1), puis ont utilisé les graines F1 pour faire à nouveau pousser des plantes dans le tunnel. Les graines ont été collectées à nouveau à partir de la deuxième population (F2) et la germination des graines et l'émergence des semis ont été testées.
Le réchauffement climatique simulé a réduit la taille des plantes annuelles d'été et le rendement en graines au cours d'un cycle de vie estival. Dans un cycle de vie hivernal, l'augmentation des températures a fait avancer la période de floraison de 10.1 jours °C-1 en hiver annuel et 4.9 jours °C-1 dans l'été annuel. Le moment de l'émergence des semis de la génération F2 a répondu à l'environnement rencontré pendant la production de graines F1. L'écotype irlandais a montré plus de plasticité phénotypique dans les feuilles de la rosette que l'écotype macaronésien. L'émergence totale de l'écotype irlandais a diminué à une émergence plus élevée tandis que l'émergence de l'écotype macaronésien a augmenté.
"Nous révélons une forte réponse adaptative au réchauffement climatique dans l'écotype annuel d'hiver Cvi, par rapport à une réponse plus faible dans l'écotype annuel d'été Bur", ont déclaré Footitt et ses collègues.
"Le moment de l'émergence des semis observé dans l'écotype annuel d'été d'Europe du Nord peut exacerber l'impact négatif de l'augmentation prévue des températures printanières et estivales sur leur établissement et leurs performances de reproduction."
"En revanche, l'établissement des semis de l'annuelle d'hiver macaronésienne peut bénéficier de températures du sol plus élevées qui retarderont l'émergence jusqu'à l'automne, mais qui facilitent également une floraison printanière plus précoce et évitent ainsi les températures estivales élevées."
Vous pouvez regarder une courte vidéo du Dr Steven Footitt expliquant les tunnels à gradient thermique au Warwick Crop Centre.
