Un événement courant pour les plantes à fleurs est la duplication du génome entier (WGD), où une plante obtient des chromosomes supplémentaires. Il est souvent étudié chez les plantes matures, mais il peut aussi y avoir des copies supplémentaires du génome dans le pollen, et c'est un problème. Lorsqu'il atterrit sur un stigmate de plante approprié, le pollen développe un tube pollinique pour délivrer le sperme aux ovules. Si le pollen est polyploïde, alors ce sperme transporte plus d'une copie du génome dans ce tube, et plus d'une copie entraînera des différences au niveau de la cellule unique. Donc comment cela affecte-t-il le tube pollinique?
Joseph Williams et Paulo Olivera ont examiné les proches parents diploïdes et polyploïdes de Betula (bétulacées) et Handroanthus (Bignoniacées). Les deux sont des plantes vivaces ligneuses, mais Handroanthus pousse un tube pollinique plus vite que Bétulia. Ils ont examiné les tubes polliniques pour les variations dans l'épaisseur des parois des tubes, la circonférence des tubes et les taux de croissance des tubes polliniques (PTGRs). Ils ont ensuite utilisé ces mesures pour calculer le volume de solutés importés par unité de temps (VGR) et la production de paroi cellulaire (taux de production de paroi, WPR).
"Le tube pollinique est un excellent modèle pour étudier les conséquences au niveau cellulaire de la duplication du génome entier car il s'agit d'une cellule unique qui fonctionne pendant une seule phase du cycle cellulaire et de son taux d'allongement, PTGR, est entièrement déterminé par la quantité et le taux de production de nouvelles parois cellulaires tubulaires », écrivent les auteurs. "À la fois Betula et Handroanthus, les espèces polyploïdes avaient des grains de pollen matures plus gros qui, à leur tour, formaient des tubes polliniques plus gros, et nécessitaient donc la synthèse de plus de matériau de paroi et l'importation de plus de solutés par unité de longueur de tube. Ce coût supplémentaire des matériaux, calculé comme le changement de PTGR qui se produirait si un tube pollinique polyploïde produisait ses parois au même rythme que son parent haploïde, imposait une pénalité de 16 à 20 % à PTGR. L'effet de la taille du tube a été largement compensé par des taux de construction de murs plus rapides chez les deux espèces hexaploïdes, ce qui a entraîné une stase évolutive apparente de PTGR. »
« Malgré les difficultés de mesure des tubes polliniques en microscopie optique, notre approche nous a permis de découpler les effets dimensionnels et énergétiques au niveau cellulaire de la polyploïdie sur la croissance des tubes polliniques, avec des conséquences sur la reproduction et l'évolution des angiospermes dans leur ensemble. La polyploïdie a imposé un coût matériel substantiel sous la forme d'une plus grande circonférence du tube, mais a également généré des effets énergétiques compensateurs, comme indiqué par des taux de production de paroi plus rapides, entraînant une stase évolutive de PTGR.”“Étant donné les cycles omniprésents de Groupe de travails chez les angiospermes par rapport aux gymnospermes, si les effets dimensionnels de la polyploïdie agissent généralement comme un frein à PTGR, nos résultats suggèrent que la sélection sur les taux de biosynthèse pendant la phase gamétophytique mâle des polyploïdes angiospermes a probablement contribué à leur ordre de grandeur plus rapide PTGRs sur celles des gymnospermes.
