Ecologie comparative de la germination : des plantes à graines au genre Silene en région PACA

Comparative ecology of seed germination : from seed plants to the Silene genus in South East of France

• Auteur / Autrice : Fabien Arène
• Direction : Laurence Affre, Arne Saatkamp
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 29/09/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....) - Institut de recherche pour le développement (France ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Gauquelin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Filip Vandelook
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alison Munson, François Bretagnolle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Provence-Alpes-Côte d'Azur (France)

Silene

Germination

Écologie végétale

Mots clés libres

Temperature de base

Potentiel hydrique de base

Signal phylogenetique

Taille des graines

Plantes à graines

Temps thermique et hydrique

Traits de germination

Longévité

Silene

Base temperature

Base water potential

Phylogenetic signal

Seed size

Seed-Plant

Thermal time

Hydrotime

Germination traits

Life span

Silene

Résumé

La germination est un processus clé qui conditionne la régénération des plantes dans leur milieu ainsi que leur distribution. Connaître les conditions thermique et hydrique qui permettent aux plantes de germer est un préalable nécessaire à l’identification des menaces qui pèsent sur elles et tout particulièrement dans un contexte de changement climatique. Les modèles en temps thermique et temps hydrique permettent de prédire la phénologie de germination sur le terrain en fonction des conditions climatiques dans l’environnement de la graine dépassant des valeurs seuil de température et de potentiel hydrique de base, Tb et Ψb (i.e. respectivement la température minimale et le potentiel hydrique minimum permettant la germination).Dans ce travail de thèse, il est donc question d’étudier l’écophysiologie de la germination à l’aide de ces modèles à deux échelles taxonomiques : (i) celle des plantes à graines et (ii) à l’échelle du genre Silene de la région PACA. Dans les deux cas le but est d’évaluer les contraintes évolutives des traits de réponse au climat de la germination ainsi que leurs liens avec les contraintes morphologiques et phénologiques des plantesLes résultats de cette thèse montrent un fort signal phylogénétique des traits de germination de la température de base et une plus grande labilité pour le potentiel hydrique de base quelle que soit l’échelle taxonomique considérée. En revanche, les liens avec les traits des plantes, tels que la masse des graines, sont plus variables et dépendent à la fois de l’origine biogéographique et de la longévité des espèces.

Germination is a key process in plant reproduction, a critical and irreversible phase conditioning the regeneration and distribution of plants. Understanding how temperature and water act on germination, is major step prior to identify risks plants may undergo under warming climate. Thermal time and hydrotime modelling of germination are useful tools to predict germination in the field as a function of climatic conditions above threshold value of temperature and water potential (respectively base temperature, Tb, and base water potential, Ψb) in a seed’s environment. This PhD thesis aimed at studying germination ecophysiology at two contrasted taxonomic scales: (i) for all seed plants and (ii) at the restricted level of the genus Silene in the Provence Alpes Côte d’Azur region. In both cases the objective was to evaluate evolutionary implications of the germination traits, Tb and Ψb and their link with plant morphological and phenological constraints. This work is structured in three parts : (I) Temperature but not moisture response of germination shows phylogenetic contraints while both interact with seed mass and life span ; (II) Germination ecophysiology in the Silene genus : thermal time and hydrotime models ; (III) Comparative ecology of Silene germination : relation with plant traits and climate.The mains results of this work show strong evidences of phylogenetic signal in base temperature and greater lability for base water potential at both taxonomic scales. The links with plant traits such as seed mass depend on biogeographical origins and life span.