Génomique écologique de l'exploitation de niche et de la performance individuelle chez les arbres forestiers tropicaux. Résumé de thèse

Schmitt Sylvain. 2024. Génomique écologique de l'exploitation de niche et de la performance individuelle chez les arbres forestiers tropicaux. Résumé de thèse. Bois et Forêts des Tropiques, 360 : 87-88.

https://doi.org/10.19182/bft2024.360.a37566

Article de revue ; Article de revue à facteur d'impact Revue en libre accès total

Prévisualisation

Version publiée - Français
Sous licence

.
613218.pdf
Télécharger (252kB) | Prévisualisation

Titre anglais : Ecological genomics of niche exploitation and individual performance in tropical forest trees. Academic thesis abstract / Titre espagnol : Genómica ecológica de la explotación de nicho y del rendimiento individual en los árboles forestales tropicales. Resumen tesis académica

Résumé : Partiellement inexpliquées et aux origines encore en débat, les forêts tropicales abritent la plus grande diversité d'espèces au monde. Même à l'échelle de l'hectare, elles abritent des genres diversifiés, avec des espèces d'arbres étroitement apparentées coexistant en sympatrie. En raison de contraintes phylogénétiques, on s'attend à ce que ces espèces possèdent des niches et des stratégies fonctionnelles similaires, ce qui interroge les mécanismes de leur coexistence locale. Ces espèces formeraient un complexe d'espèces, composé d'espèces morphologiquement similaires ou qui partagent une importante proportion de leur variabilité génétique en raison d'une ascendance commune récente ou d'hybridation, et qui résulterait d'une radiation écologique adaptative des espèces selon des gradients environnementaux. Malgré le rôle clé des complexes d'espèces dans l'écologie, la diversification et l'évolution des forêts néotropicales, les forces éco-évolutives à l'origine de leur diversité restent méconnues. Nous avons exploré la variabilité génétique intraspécifique, et mesuré son rôle sur la performance individuelle des arbres à travers leur crois- sance, tout en tenant compte des effets d'un environnement finement caractérisé aux niveaux abiotique et biotique. En combinant inventaires forestiers, topographie, traits fonctionnels foliaires, et des données de capture de gènes dans le dispositif de recherche permanent de Paracou, en Guyane française, nous avons utilisé la génomique des populations, les analyses d'associations environnementales et génomiques, et la modélisation bayésienne sur les complexes d'espèces Symphonia et Eschweilera. Nous avons montré que les complexes d'espèces d'arbres couvrent l'ensemble des gradients locaux de topographie et de com- pétition présents dans le site d'étude, alors que la plupart des espèces qui les composent présentent une différenciation de niche marquée le long de ces mêmes gradients. Plus précisément, dans ces complexes d'espèces, la diminution de la disponibilité en eau, le long de la topo séquence, a entraîné une modification des traits fonctionnels foliaires, depuis des stratégies d'acquisition à des stratégies conservatrices, tant entre les espèces qu'au sein de celles-ci. Les espèces de Symphonia sont génétiquement adaptées à la distribution de l'eau et des nutriments, coexistant localement en exploitant un large gradient d'habitats locaux. Inversement, les espèces d'Eschweilera sont différentiellement adaptées à la chimie du sol et évitent les habitats les plus humides et hydromor- phes. Enfin, les génotypes individuels des espèces de Symphonia sont dif- férentiellement adaptés pour se régénérer et croître en réponse à la fine dynamique spatio-temporelle des trouées forestières, avec des stratégies adaptatives de croissance divergentes le long des niches de succession. Par conséquent, la topographie et la dynamique des trouées forestières entraînent des adaptations spatio-temporelles à fine échelle des indi- vidus au sein et entre les espèces des complexes d'espèces Symphonia et Eschweilera. Ainsi, nous suggérons que les adaptations à la topogra- phie et à la dynamique des trouées forestières pourraient favoriser la coexistence des individus au sein et entre les espèces d'arbres de forêts matures, appuyant le rôle primordial des individus au sein des espèces dans la diversité des forêts tropicales.

Résumé (autre langue) : Tropical forests are home to the greatest diversity of species in the world. How this diversity evolved has not been fully explained, and its origins are still in debate. Even a single hectare comprises many different genera, with closely related tree species coexisting in sympatry. Due to phyloge- netic constraints, they are expected to have similar niches and functional strategies, which raises questions about the mechanisms underlying their local coexistence. These tree species are thought to form a complex made up of species that are morphologically similar or have a significant pro- portion of genetic variability in common, due to recent common ances- try or hybridisation, and which could be the result of adaptive ecological radiation along environmental gradients. Despite the key role of species complexes in the ecology, diversification, and evolution of neotropical forests, the eco-evolutionary forces driving their diversity are still not well understood. We explored intraspecific genetic variability and meas- ured its role in individual tree performance based on their growth, tak- ing into account the effects of an environment that we characterised in detail at both abiotic and biotic levels. By combining forest inventories, topography, leaf functional traits, and gene capture data from the per- manent research facility at Paracou in French Guiana, we applied popu- lation genomics, environmental and genomic association analyses, and Bayesian modelling to Symphonia and Eschweilera species complexes. We showed that these complexes cover all the local topography and competition gradients present in the study site, while most of the spe- cies making up each complex show marked niche differentiation along these same gradients. More specifically, the decrease in water availability along the topo sequence within these species complexes causes changes in leaf functional traits, from acquisition strategies to conservation strat- egies, both among and within species. Symphonia species are genetically adapted to the distribution of water and nutrients, coexisting locally by exploiting a broad gradient of local habitats. Conversely, Eschweilera spe- cies are differentially adapted to soil chemistry and avoid the wettest and most hydromorphic habitats. Finally, individual genotypes of Symphonia species are differentially adapted to regeneration and growth in response to the subtle spatio-temporal dynamics of forest gaps, with divergent adaptive growth strategies along successional niches. Therefore, forest gap topography and dynamics drive similarly subtle spatiotemporal adap- tations of individuals within and among species of the Symphonia and Eschweilera species complexes. We therefore suggest that adaptations to forest gap topography and dynamics may favour the coexistence of individuals within and among mature forest tree species, supporting the central role of individuals of each species in tropical forest diversity.

Mots-clés Agrovoc : arbre forestier, forêt tropicale, écologie forestière, inventaire forestier, génome, variation génétique, adaptation, écologie, Symphonia, chimie du sol

Mots-clés géographiques Agrovoc : France, Guyane française

Mots-clés libres : Coexistence of tree species, Symphonia, Eschweilera, species complex, distribution of species, Tropical forests, Neighbourhood crowding index, Topographic wetness index, Ecological niche, Paracou, Syngamy, Intraspecies variability