À mesure que les températures mondiales augmentent, les vagues de chaleur deviennent plus fréquentes et plus intenses, ce qui représente une menace sérieuse pour la nature. Si l’on s’intéresse beaucoup à la façon dont ces températures extrêmes affectent la vie humaine et animale, l’impact sur les plantes a été moins pris en compte. Cependant, une nouvelle étude récemment publiée dans AoB PLANTS constaté que La hausse des températures représente un risque sérieux pour les plantes à fleurs.
La reproduction des plantes à fleurs est un processus délicat, qui implique le fonctionnement précis des organes floraux et des gamètes (spermatozoïdes et ovules). Lorsque les températures augmentent, ce système finement réglé commence à se dégrader. Les étapes les plus vulnérables comprennent le développement du pollen, la germination du pollen et la croissance du tube pollinique qui transporte le sperme jusqu'à l'ovule.
Des recherches antérieures ont montré que la chaleur peut endommager ces stades sensibles, mais quel est l’impact exact de cette chaleur sur le succès global de la reproduction des plantes ? Et affecte-t-elle différemment la pollinisation croisée et l’autopollinisation ? Ces questions sont essentielles pour comprendre l’impact complet de la chaleur sur les populations de plantes, sauvages et cultivées.
Pour étudier ces questions, l’équipe de recherche de l’Université de Californie a d’abord étudié comment la chaleur extrême affecte la croissance du tube pollinique et la formation des graines, deux éléments essentiels à la reproduction réussie des plantes. Ils ont exposé les fleurs en développement soit à des températures normales de 25 °C pendant la journée et de 20 °C la nuit, soit à une vague de chaleur simulée avec 35 °C le jour et 20 °C la nuit.
Après les traitements thermiques, les chercheurs ont pollinisé manuellement les fleurs avec du pollen croisé ou autopollinisé provenant de plantes exposées aux mêmes conditions de température. Cette approche leur a permis de déterminer non seulement les effets directs de la chaleur sur la croissance du tube pollinique, mais aussi les effets interactifs qui pourraient résulter de la combinaison de la chaleur et du type de pollen utilisé.
Sous des températures de contrôle plus fraîches, le taux de survie des tubes polliniques issus de l’autopollinisation était d’environ 27 % inférieur à celui du pollen issu de la pollinisation croisée. Cependant, le véritable choc est venu avec les fleurs traitées thermiquement. Le taux de survie des tubes polliniques a chuté de 71 % chez les fleurs allogames et de 77 % chez les fleurs autogames, par rapport aux groupes témoins. Il est intéressant de noter qu’il n’y avait pas de différence significative entre la survie des tubes polliniques des fleurs traitées thermiquement, allogames et autogames, ce qui suggère que la chaleur extrême peut également endommager la viabilité et la fonction des deux types de pollen.
L’étude ne s’est pas limitée à la survie du tube pollinique. Les chercheurs ont également examiné la production de graines (le nombre de graines produites après la pollinisation) comme mesure du succès de reproduction. Ici, l’impact de la chaleur était encore plus prononcé. La chaleur extrême a réduit la production de graines de 87 %, que le pollen soit issu d’une pollinisation croisée ou autopollinisée. Cette réduction suggère que les vagues de chaleur pourraient provoquer un échec généralisé de la reproduction chez les plantes à fleurs, ce qui pourrait avoir de graves conséquences sur les populations de plantes et sur des écosystèmes entiers.
En plus de réduire la production de graines, la chaleur extrême a également affecté la production de pollen pendant le développement des fleurs. Les anthères des fleurs traitées à la chaleur ont produit environ 20 % moins de pollen que celles des fleurs conservées à des températures de contrôle. Cette réduction de la quantité de pollen, combinée à la viabilité réduite du pollen produit, suggère que les plantes se développant dans des conditions de canicule sont confrontées à une double menace : moins de grains de pollen et un pollen moins vigoureux.
Nos résultats démontrent que la chaleur peut fortement augmenter le risque de limitation du pollen par ses effets sur le pollen à plusieurs stades du processus de pollinisation (production de pollen, survie du tube pollinique et formation des graines). Comme nous l'avions prévu, la chaleur a diminué la vigueur du pollen et la croissance du tube pollinique, réduisant ainsi le nombre de tubes polliniques atteignant la base du style.
L’impact de ces découvertes est considérable. Pour les espèces de plantes sauvages, les vagues de chaleur pourraient restreindre considérablement la reproduction et l’accouplement, réduisant ainsi la diversité génétique et la capacité des populations à s’adapter aux changements environnementaux. Dans les systèmes agricoles, les conséquences pourraient être tout aussi graves. De nombreuses cultures dépendent d’une pollinisation réussie pour produire les fruits et les graines que nous mangeons. Si le pollen se raréfie ou devient moins efficace, cela pourrait entraîner une baisse des rendements des cultures, menaçant la sécurité alimentaire.
À mesure que le changement climatique se poursuit, les vagues de chaleur vont probablement devenir plus fréquentes et plus intenses. Cette étude souligne l'importance de comprendre et de traiter les effets de la chaleur extrême sur la reproduction des plantes. Si nous n'agissons pas, les paysages naturels et agricoles dont nous dépendons pourraient être considérablement modifiés par les impacts invisibles mais significatifs de la chaleur sur la reproduction des plantes à fleurs.
LIRE L'ARTICLE
Rosenberger NM, Hemberger JA et Williams NM (2024) « Les vagues de chaleur exacerbent la limitation pollinique en réduisant la production et la vigueur du pollen » AoB PLANTS. https://doi.org/10.1093/aobpla/plae045
