Lorsque la plupart des gens (y compris moi) entendent le terme «diversité végétale», ils pensent probablement surtout à la diversité qu'ils peuvent voir au-dessus du sol. Cependant, ce n'est que la moitié de l'histoire, car les plantes ont un éventail tout aussi diversifié de structures qui poussent sous le sol. Certaines caractéristiques souterraines qui ont jusqu'à présent été quantifiées, telles que la masse racinaire par rapport au volume racinaire et le diamètre des racines fines, varient 20 fois entre les différentes espèces végétales, soulignant la diversité même des aspects simples des structures racinaires. De nombreuses suggestions ont été avancées quant à la manière dont une partie de cette diversité est apparue. Une hypothèse importante est que les conditions climatiques au cours de la période du Crétacé (environ 145-65 MYA) ont favorisé l'association avec des symbiotes fongiques mycorhiziens qui ont conduit à l'évolution de diverses formes de racines pour mieux s'adapter à ces associations.
Une hypothèse alternative est que les changements dans la forme des racines ont été entraînés par des niveaux historiquement décroissants de CO2, ce qui a créé le besoin d'échanges gazeux plus importants et d'une nervation foliaire plus dense, et par conséquent des changements dans la morphologie des racines pour répondre aux demandes d'absorption d'eau. Cependant, des enquêtes à grande échelle pour déterminer si ces pressions évolutives ou d'autres peuvent sous-tendre la grande diversité de la morphologie des racines des plantes font défaut. Pour corriger ce déséquilibre, Oscar Valverde-Barrantes et ses collègues des États-Unis et du Canada ont rassemblé des ensembles de données sur de nombreuses espèces végétales, y compris des informations sur la morphologie de leurs racines fines, l'état des nervures des feuilles et les associations de champignons mycorhiziens. Dans leur étude, maintenant disponible dans New Phytologist, ils ont étudié les schémas phylogénétiques entre les traits enregistrés dans ces ensembles de données pour identifier les pressions évolutives susceptibles d'être importantes dans la production de la diversité de la morphologie des racines trouvée dans les plantes aujourd'hui.
Valverde-Barrantes et ses collègues constatent que les changements les plus importants dans la morphologie des racines sont survenus avec le changement substantiel de la forme de croissance vers la croissance herbacée (au sens large des plantes qui n'ont pas de tiges ligneuses) au cours de la période du Crétacé moyen à tardif. Ils constatent que les plantes herbacées ont tendance à avoir des racines plus longues et plus fines que les plantes ligneuses, et que cela est indépendant de toute association avec des champignons mycorhiziens symbiotiques. Malgré des discussions antérieures substantielles sur le fait que les champignons mycorhiziens ont une influence significative sur l'évolution de la morphologie des racines fines chez les plantes, les auteurs constatent que cela n'est vrai que pour certains groupes de plantes et ne semble pas avoir une grande influence sur les plantes à fleurs. Cela suggère que des traits racinaires parfois précédemment attribués à des changements d'associations avec des champignons mycorhiziens étaient présents avant que de tels changements ne se produisent, une idée qui a récemment été soutenue par d'autres études. De plus, les associations entre la densité des nervures des feuilles, les traits racinaires et l'état mycorhizien ne tiennent pas lorsque l'information phylogénétique est incorporée.
Si des changements majeurs dans la morphologie des racines des plantes à fleurs ont été entraînés en grande partie par l'émergence de formes de croissance herbacées, cela soulève la question de savoir pourquoi certains traits racinaires coexistent avec la croissance herbacée. On pense que l'émergence et l'expansion de la croissance herbacée elle-même ont été largement motivées par une stratégie visant à éviter les extrêmes climatiques, ce qui a en même temps entraîné l'évolution de cycles de vie plus rapides. Les traits morphologiques des racines associés au mode de vie herbacé comprennent des racines plus fines, une longueur de racine élevée et des racines fines denses. De tels traits racinaires sont propices à un mode de vie à croissance rapide avec une acquisition rapide des nutriments mais un investissement à long terme moindre dans les tissus souterrains, correspondant aux cycles de vie plus rapides qui ont probablement évolué pour éviter les extrêmes climatiques.
Valverde-Barrantes et ses collègues soutiennent donc que les transitions vers un mode de vie herbacé ont été un moteur majeur du changement de la morphologie des racines dans l'évolution des plantes à fleurs, allant à l'encontre d'autres suggestions importantes précédentes. Cependant, les auteurs admettent qu'il y a quelques lacunes dans leur analyse, en particulier chez les parents survivants des premières plantes à fleurs. Les travaux futurs porteront, espérons-le, sur les facteurs qui peuvent avoir entraîné l'évolution de la morphologie des racines chez ces plantes. Enfin, les auteurs soulignent que leurs analyses peuvent permettre une prédiction précise des changements futurs des traits des racines des plantes en réponse aux changements climatiques en cours, et suggèrent que les plantes aux racines plus épaisses pourraient particulièrement bénéficier à l'avenir si un climat plus chaud augmente la minéralisation. Le passé peut donc non seulement être intéressant pour lui-même, mais aussi être capable de nous dire quelque chose sur l'avenir !
