Compromis écophysiologiques, stratégies d’utilisation des ressources et adaptation locale chez l’espèce modèle Arabidopsis thaliana (L.) Heynh

par Kevin Sartori

Thèse de doctorat en Ecologie fonctionnelle

Sous la direction de Elena Kazakou.

Le président du jury était Patrice David.

Le jury était composé de Elena Kazakou, Patrice David, Hélène Frérot, Sylvain Delzon, Tristan Charles-Dominique, Cyrille Violle.

Les rapporteurs étaient Hélène Frérot, Sylvain Delzon.


  • Résumé

    L’écologie comparative, grâce à des campagnes de mesures de caractères morpho-physiologiques à grande échelle, a fait état de contraintes dans la diversification des végétaux. Ces contraintes se manifestent par la covariation de caractères dit « fonctionnels » dont le résultat est un espace phénotypique restreint, délimité par des combinaisons de traits impossibles. Ces observations mettent en évidence l’existence de stratégies écologiques des végétaux favorisées par certaines combinaisons de traits. Au niveau des feuilles, la relation négative entre la durée de vie et la vitesse de photosynthèse représente un compromis majeur des capacités d’acquisition et d’utilisation des ressources, commun à l’ensemble des végétaux. De toute évidence, ce syndrome d’économie des ressources implique d’autres caractères liés à la conservation et la distribution de l’eau et des nutriments. Cependant, jusqu’à présent les mécanismes écologiques et évolutifs d’un tel syndrome restent mal connus. En particulier parce que de nombreux travaux ont été menés au niveau interspécifique. Ainsi, les travaux développés dans cette thèse ont pour objectif d’analyser les déterminismes génétiques et physiologiques de ce syndrome d’économie des ressources pour contribuer à une meilleure connaissance des mécanismes écologiques et évolutifs mis en jeu. Pour cela, nous avons focalisé notre approche au niveau intraspécifique en bénéficiant du matériel et des méthodes génétiques disponibles chez l’espèce modèle Arabidopsis thaliana. En particulier, nous avons analysé les covariations de traits liés à la conservation de l’azote et les caractéristiques du réseau de nervures des feuilles sur un grand nombre de génotypes en conditions semi-contrôlées. Ce phénotypage à haut-débit nous a permis d’identifier des déterminismes génétiques de ces traits pouvant être impliqués dans l’émergence du syndrome d’économie au niveau des feuilles mais aussi de la plante entière. Une approche de génétique populationnelle a également permis d’ouvrir des perspectives prometteuses pour un rôle sélectif de l’environnement sur les populations locales.

  • Titre traduit

    Ecophysiological trade-offs, Resource use strategies and local adaptation in the model species Arabidopsis thaliana (L.) Heynh


  • Résumé

    Comparative ecology, through large-scale screening of plant morpho-physiological traits, has brought evidence that plant diversity is constrained. Several co-variations between functional traits appear to be pervasive across species and ecosystems. This has been interpreted as differing resource use ecological strategies. At the leaf scale, the negative correlation between leaf lifespan and leaf photosynthetic rate represents a major trade-off of carbon economy common to all plants. This trade-off is expected to involve other leaf properties related to water and nutrient acquisition and conservation within an integrated resource economics syndrome. However, up to now the evolutionary and physiological bases of this syndrome are poorly understood. This thesis aims to fill this gap by exploring the genetic and physiologic mechanisms involved. We translated the interspecific comparative approach to the study of large sets of Arabidopsis thaliana genotypes. We analyzed the covariation between traits related to carbon economy and nitrogen conservation at the leaf and plant scales, and explored the role of leaf vein architecture in the resource economics syndrome. Taking advantage from the extensive genetic data and the genetic tools available for the species, we detected significant associations between genes and functional traits involved in this syndrome. Further, a population genetic approach revealed evidence of selection associated with natural variation of plant level ecological strategies, leaf vein architecture and nitrogen conservation.


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