Plasticité phénotypique et moléculaire de deux clones d'eucalyptus sous contrainte hydrique au champ

par Emilie Villar

Thèse de doctorat en Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés

Sous la direction de Christophe Plomion et de Jean- Marc Gion.

Soutenue le 23-06-2011

à Bordeaux 1, dans le cadre de École doctorale Sciences et Environnements (Bordeaux), en partenariat avec BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux) (laboratoire) .

Le jury était composé de Franck Brignolas, Eric Gomes, Pascal Montoro.

Les rapporteurs étaient Jean-Louis Julien, Bertrand Muller.


  • Résumé

    Dans le contexte des changements climatiques, la capacité d’adaptation à la contrainte hydrique des arbres de plantation devient un enjeu majeur pour le maintien de leur productivité. La plasticité phénotypique des génotypes, facteur majeur de l’adaptation aux changements environnementaux, reste encore insuffisamment décrite chez les arbres forestiers, plantes pérennes à long cycle de révolution. Cette thèse se propose i / de caractériser la plasticité phénotypique pour deux clones commerciaux d’eucalyptus soumis à une contrainte hydrique au champ, ii/ d’identifier les caractères potentiellement adaptatifs (i.e. ceux présentant de l’interaction GxE) et iii/ de mettre en évidence les mécanismes moléculaires sous-jacents. Un dispositif expérimental mis en place en république du Congo a permis de comparer, à travers une approche intégrant différents caractères allant de l'expression de gènes à la production de biomasse, la réponse de deux génotypes d’eucalyptus soumis à des régimes hydriques différents au cours de la saison sèche sur les deux 1ères années de croissance. Les résultats montrent que si l’effet de la saison sèche est relativement similaire pour les deux génotypes (réduction des accroissements relatifs), le clone plus productif présente des accroissements très élevés en saison des pluies, et semble donc mieux optimiser des conditions environnementales favorables. La capacité d’ajustement physiologique, anatomique et moléculaire au niveau foliaire de ce génotype semble être un atout au maintien de ses capacités photosynthétiques.Cette thèse a permis de mettre en évidence certains critères (surface foliaire spécifique, accumulation de phénols, épaisseur de collenchyme dans les feuilles), qui pourraient permettre d’évaluer le potentiel adaptatif des populations d’eucalyptus, nécessaire à leur gestion durable des plantations. D’autre part, certains gènes impliqués dans la photosynthèse et le métabolisme secondaire, dont l’expression pourrait être liée à la variation de caractères phénotypiques ont été mis en évidence. L’identification de ces gènes constitue une première étape vers la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents à la plasticité phénotypique chez l’eucalyptus.


  • Résumé

    In the context of climate change, the ability of industrial forest plantation to cope with water scarcity is becoming a challenge for productivity maintenance. The phenotypic plasticity of genotypes, a major factor of adaptation to environmental changes, is still insufficiently described for long-lived species such as trees. This thesis proposes i/ to characterize the phenotypic plasticity for two commercial eucalyptus clones that differ in terms of productivity, subjected to water stress in the field, ii/ to identify potentially adaptive traits (i.e. those revealing GxE interaction) and iii/ to highlight the underlying molecular mechanisms.A field trial installed in the Republic of Congo was used to compare, responses of two contrasted eucalyptus genotypes subjected to different watering regimes during the dry season on the first two years of growth. We used an integrative approach involving different traits from gene expression to biomass production.The results show that if the effects of the dry season were relatively similar for both clones (lower relative increments), the most productive clone displayed a higher growth increment during the rainy season, and seemed to take more benefits when environmental conditions become more favorable. The ability to adjust leaf physiological, anatomical and molecular traits of this genotype seems to be an asset to maintain its photosynthetic capacity.This thesis allowed to highlight some criteria (specific leaf area, carbon isotope discrimination, thickness of collenchyma and cuticle in leaves), which could help to assess the adaptive potential of Eucalyptus populations for sustainable management of planted stands. On the other hand, some genes whose expression may be related to variation in phenotypic characters were revealed. This set of genes is resource first step toward the understanding of the molecular mechanisms underlying phenotypic plasticity in eucalyptus.

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