Etude de la variabilité génétique et de la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez Fagus sylvatica L.

Study of genetic variability and genetic plasticity of vulnerability to cavitation in Fagus sylvatica L.

• Auteur / Autrice : Rémi Wortemann
• Direction : Hervé Cochard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecophysiologie Végétale
• Date : Soutenance le 16/12/2011
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre en Environnement Fluctuant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : (PIAF) Physiologie Intégrée de l'Arbre fruitier et Forestier
• Jury : Président / Présidente : Thierry Simonneau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Eric Lauri, Oliver Brendel, Stéphane Herbette, Patricia Drevet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Eric Lauri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Xylème

Variabilité génétique

Plasticité phénotypique

Adaptation

Hêtre commun

Mots clés libres

Fagus sylvatica L.

Efficience d’utilisation de l’eau

Plantations comparatives

Plasticité phénotypique

Variabilité génétique

Vulnérabilité à la cavitation

Common garden experiment

Fagus sylvatica L.

Genetic variability

Hydraulic traits

Phenotypic plasticity

Vulnerability to cavitation

Water use efficiency

Résumé

Cette thèse visait à étudier la variabilité génétique et plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez le hêtre (Fagus sylvatica L.). A cette fin, nous avons tout d’abord testé les variations dues à la méthodologie de mesure de la vulnérabilité à la cavitation. Notre étude a montré que les variations de vulnérabilité à la cavitation au cours du temps sont faibles. Néanmoins, il est préférable d’éviter de récolter les échantillons durant le début de la période de formation du bois. Par ailleurs il est possible de conserver au frais les échantillons sans dégrader les mesures durant au moins un mois. Nos résultats montrent également que la vulnérabilité à la cavitation peut être variable aussi bien au sein d’un même arbre qu’entre populations in situ. Ensuite, nous avons voulu déterminer la part de plasticité phénotypique de la part de variabilité génétique dans la variabilité de la vulnérabilité à la cavitation. Pour cela nous avons étudié 17 populations de hêtre venant de toute l’Europe et poussant dans une plantation comparative. Parmi les 17 populations 6 d’entre elles ont été étudiées dans trois plantations comparatives différentes (France, Espagne et Slovaquie). Nos résultats indiquent que chez le hêtre la vulnérabilité à la cavitation varie considérablement au sein de chaque population. Ils indiquent également que l’on observe peu de différenciation génétique entre populations. Les résultats montrent également que la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation est importante entre les plantations, et que le degré de cette plasticité peut varier d’une population à l’autre. Pour finir, nous avons regardé s’il existait des relations entre la vulnérabilité à la cavitation et des paramètres d’efficience hydraulique ainsi qu’avec l’efficience d’utilisation de l’eau. Nos résultats ne permettent pas de mettre en évidence des preuves d’un trade-off entre l’efficience et la sureté du xylème.

This work aimed at studying the genetic variability and the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation in beech (Fagus sylvatica L.). We tested the variations due to the methodology of measuring vulnerability to cavitation. Our study showed that the variations in vulnerability to cavitation over time are low. However, it’s better to avoid collecting samples during the period of initial wood formation. Furthermore it’s possible to store samples without degrading measures for during one month. Our results also show that vulnerability to cavitation can be variable both within the same tree and between populations in situ. We determined the proportion of phenotypic plasticity and the proportion of genetic variability in the variability of vulnerability to cavitation. For this we studied 17 beech populations from all Europe and growing in a common garden. Among the 17 populations 6 of them have been studied in three different common gardens (France, Spain and Slovakia). Our results indicate that for beech, vulnerability to cavitation varies considerably within populations. They also indicate that there are few genetic differentiations between populations. The results show that the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation is important among common garden, and the degree of this plasticity can vary between populations. To complete our study, we looked at the relationships between vulnerability to cavitation and hydraulic efficiency parameters and with the water use efficiency. Our results do not reveal evidence of relationships vulnerability to cavitation and other physiological traits.