Diversité des réponses écophysiologiques et moléculaires pour un complexe de frênes européens (Fraxinus angustifolia Vahl et Fraxinus excelsior L. et leurs hybrides) face à la contrainte hydrique

Diversity of ecophysiological and molecular responses for a complex of European ash (Fraxinus angustifolia Vahl and Fraxinus excelsior L.) and their relative hybrids facing water constraint.

• Auteur / Autrice : Romain Joseph
• Direction : Nathalie Frascaria Lacoste
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques et de l'environnement
• Date : Soutenance le 09/12/2013
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie, systématique et évolution (Orsay, Essonne ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Michel Dron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Frascaria Lacoste, Claire Damesin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Cochard, Marc Villar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique

Écophysiologie

Résistance à la sécheresse

Frênes

Mots clés libres

Contrainte hydrique

Échange gazeux

Cdna-Aflp

Adaptation

Conductivité hydraulique

Génotypage

F.excelsior

F.angustifolia

Hybrides

Water constraint

Gas exchange

Cdna-Aflp

Adaptation

Hydraulic conductivity

Genotyping

F.excelsior

F.angustifolia

Hybrids

Résumé

Les derniers scénarios du changement climatique, prévoient une élévation de température (Europe, +2 à +4°C en moyenne en 2099, IPCC, 2007) associée à des épisodes extrêmes, sécheresses sévères par exemple. Connaître les potentialités d'adaptation des espèces forestières s'avère crucial afin de comprendre leurs réponses et le devenir des écosystèmes forestiers, dans un futur proche. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés à un complexe d'espèces du genre Fraxinus, (frêne, Oléacées). En France F. excelsior L., et F. angustifolia, Vahl, sont des espèces autochtones présentant une plasticité phénotypique et écologique remarquable. L'hybridation, suspectée depuis longtemps a été prouvée en conditions contrôlées et naturelles. Les principales zones documentées sont la vallée de la Saône et de la Loire. Cette hybridation entre les deux espèces de frênes européens, pourrait favoriser l'apparition d'individus (génotypes) plus aptes que les espèces parentales à faire face à un environnement changeant. Notre objectif est de caractériser les potentialités d'adaptations de différentes populations de frêne (espèces parentales et de statut hybride) sous une contrainte abiotique (contrainte hydrique). Pour répondre à cet objectif, nous avons testé les réponses à la fois écophysiologiques et génétique de jeunes plants à une contrainte légère (-0,9 MPa). Une seconde expérimentation, centré sur l'écophysiologie a eu pour objet de mesurer la perte de conductivité hydraulique des frênes, sous une forte contrainte (-4 MPa). Le principal résultat de ces travaux est le comportement souvent intermédiaire et très variable des populations de frênes hybrides testés dans ces 2 expérimentations (A, gs, WUEi, PLC), que ce soit en conditions avec ou sans contrainte hydrique. Ce comportement intermédiaire est en lien avec le degré d'introgression respectif des hybrides de frênes (plus proche de F.excelsior ou de F.angustifolia). Ces arbres hybrides pourraient servir de ressources et d'assurance contre des évènements de dépérissement catastrophiques pour les forestiers pour un environnement climatique futur.

The latest climate change scenarios predict a rise in mean temperature in Europe of 2 to 4°C for 2099 (IPCC, 2007), associated with extreme climatic events such as severe droughts. Knowing adaptation capabilities of tree species is crucial for understanding their responses and forest ecosystem fate in the near future. Our study object is a species complex inside the Fraxinus genus (ash, Oleaceae). In France, F. excelsior and F. angustifolia are autochthonous, form natural hybrid populations and show remarkable phenotypic and ecological plasticity. This could promote the emergence of new individuals (genotypes) more able to deal with fluctuating environments. Our objective is to characterise the capability of adaptation of different Fraxinus populations, representing the three statuses (F.excelsior, F.angustifolia and hybrids) under abiotic constraints (water constraint). To solve this issue, we examine in a low water constraint experiment (-0.9 MPa) ecophysiological and genetic response, using saplings. A second and more severe water constraint experiment (-4 MPa) was used to investigate ash response to the loss of hydraulic conductivity. The most noticeable result was an intermediate and highly variable behaviour of hybrid ash populations in the two experiments (A, gs, WUEi, PLC) linked with they respective introgression degree (closer to F.excelsior or F.angustifolia). This hybrid trees could be used for foresters as a resource and insurance against catastrophic forest stand decline, for a future climate.