Les effets du microhabitat, des ectomycorrhizes et de la régulation épigénétique sur l'établissement des chêne verts dans une sécheresse accrue

Exploring the effects of microhabitat, ectomycorrhiza and epigenetic regulation on the establishment and performance of holm oak (Quercus ilex L.) in a drier world

• Auteur / Autrice : Laura Garcia de Jalon
• Direction : Franck Richard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie fonctionnelle
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Claude Plassard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Richard, Claude Plassard, Stéphane Bazot, Monique Gardes, Mar Sobral, Philippe Balandier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Bazot, Monique Gardes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épigénétique

Plantes -- Effets de la sécheresse

Chêne vert

Ectomycorhizes

Mots clés libres

Acclimatation

Sécheresse

Ectomycorrhizes

Microhabitat

Chêne vert

Épigénétique

Aclimation

Drought

Ectomycorrhiza

Microhabitat

Epigenetics

Holm oak

Résumé

Les forêts méditerranéennes sont confrontées à une augmentation de l'intensité et de la durée des sécheresses en raison du changement climatique, avec de potentielles conséquences néfastes sur la mortalité des arbres et sur leur régénération. Cette thèse étudie les effets de la sécheresse pouvant affecter l'établissement, la performance et la survie des semis de chêne vert (Quercus ilex L.), ainsi que les modifications physiologiques et épigénétiques des arbres adultes. Plus précisément, elle étudie (i) les effets du microhabitat et de la colonisation ectomycorhizienne sur l'établissement et la survie des semis, (ii) les effets de la sécheresse sur la diversité et la composition des communautés fongiques et leurs conséquences indirectes sur la survie des semis, et (iii) les effets de la sécheresse sur les modifications épigénétiques et les réponses physiologiques chez les arbres mères ayant la capacité d’être adaptatives et d’influencer la survie des semis de la génération suivante. Cette thèse représente une approche interdisciplinaire combinant l'épigénétique, les interactions biotiques et les effets environnementaux dans une expérience de sécheresse à long terme (15 ans) avec une réduction de 29% des précipitations annuelles dans une forêt de Q.ilex dans le sud de la France. Nos résultats montrent que la sécheresse estivale est la principale cause de mortalité des semis. Cependant, le traitement de réduction des précipitations a augmenté la survie des semis par rapport aux conditions contrôles. Ce résultat surprenant a été mis en relation avec une augmentation de la richesse spécifique ectomycorrhizienne et une augmentation des espèces d’ectomycorrhizes plus adaptés à la sécheresse dans le traitement sec. Par ailleurs, les arbres mère ont présenté des réponses d'acclimatation à la sécheresse corrélée aux modifications épigénetiques, pouvant induire une transmission adaptative à la génération suivante. Cette thèse met en évidence la résilience remarquable des espèces forestières méditerranéennes face à la sécheresse, grâce à l'émergence de stratégies d'adaptation à long terme en réponse aux récurrentes fluctuations environnementales vécues.

Mediterranean forests are facing an increase in the intensity and duration of droughts due to climate change, with potentially severe consequences for tree mortality and regeneration dynamics. This thesis investigates the potential carry-over drought effects that may affect the establishment, performance and survival of holm oak (Quercus ilex L.) seedlings alongside physiological and epigenetic modifications in mature trees. Specifically, it explores (i) the effects of microhabitat and ectomycorrhizal colonization on the establishment and survival of seedlings, (ii) the effects of drought on the diversity and composition of fungal communities and the subsequent consequences on seedling survival, and (iii) the effects of drought on the epigenetic modifications and physiological responses manifested in mother trees, which have the potential to be adaptive and enhance seedling survival. This thesis represents an interdisciplinary approach combining epigenetics, biotic interactions and environmental effects in a long-term drought experiment (15 years) with a reduction of 29% in annual precipitation in a Q.ilex forest in the south of France. Our results showed that even though summer drought was the main cause of seedling mortality, the precipitation reduction treatment increased the survival of seedlings compared to ambient conditions. This unexpected result was related to an increase in the ectomycorrhizal richness and an increase of drought adapted ectomycorrhizal species under drier conditions. Mother trees presented acclimation responses to drought that were correlated to changes in the methylome which suggest a potential role of epigenetics regulating these responses and a potential intergenerational transmission. This thesis provides evidence of the remarkable resilience to drought stress of the Mediterranean forests species, where recurrent environmental fluctuations may have favoured the emergence of long-term adaptation legacies.