DESSICAL - Acquisition de données relatives à la tolérance à la dessiccation des graines d'espèces de la flore calédonienne

 Acquisition de données relatives à la dessication des graines d'espèces de la flore calédonienne

> Action GOPS 2012

Mots clés : Ecosystèmes, Flore, Graines, Tolérance à la dessiccation

Porteurs de projet: Philippe Marmey, Stéphane Dussert, équipe Dessitrop, IRD UMR DIADE

Budget: GOPS 9 000 euros, Co-financements: UMR DIADE 6 669 euros, IAC 5 700 euros

Zone géographique : Nouvelle-Calédonie

Contexte :
La graine permet la survie de la plante lorsque les conditions de l'environnement sont défavorables, ainsi que sa dispersion pour coloniser d'autres sites. Sa tolérance aux contraintes abiotiques imposées par le milieu lorsqu'elle est séparée de la plante-mère et du fruit est donc essentielle pour le maintien et l'évolution de l'espèce dans son écosystème.
La tolérance à la dessiccation est la propriété d'un organisme vivant de survivre à un retrait de l'eau cellulaire sans dégâts irréversibles. Elle confère aux organismes la capacité de survivre à des conditions extrêmes de l'environnement. En milieu tropical, la germination des graines est principalement conditionnée par l'existence de conditions hydriques favorables. La faculté de la graine à survivre une fois séparée de la plante mère peut donc être approchée par l'analyse du trait biologique fonctionnel essentiel vis‐à‐vis de cette contrainte : la tolérance à la dessiccation.
Aujourd'hui, la très grande variabilité observée entre les espèces végétales pour le niveau de dessiccation toléré par les graines suggère l'hypothèse de l'existence d'un continuum de la tolérance à la dessiccation entre espèces. Cette variation pourrait refléter des adaptations différentielles des espèces à des habitats variés.

Fruits de Syzygium

Fruits à maturité de Syzygium multipetalum
dans le maquis sur roches ultramafiques.
© Philippe Marmey

 

Objectifs :
Les objectifs de ce projet sont d'acquérir les données physiologiques relatives à la tolérance à la dessiccation de graines d'espèces d'écosystèmes contrastés et d'étudier le degré de sensibilité à la dessiccation des graines d'espèces de groupes botaniques différents, en relation avec les caractéristiques du biotope d'origine.
L'objectif final de ce programme est de jeter les fondements d'une base de données appelée DESSICAL regroupant les résultats relatifs au comportement physiologique de la graine, à son appartenance taxonomique et aux caractéristiques écologiques des écosystèmes dans lesquels elle se développe.
Cette base de données sera dans le futur enrichie par l'ajout de nouvelles espèces étudiées. A terme, DESSICAL devrait permettre de préciser si la faculté des graines à tolérer un certain niveau de dessiccation joue un rôle dans la détermination des structures des communautés d'espèces et dans le maintien de la coexistence d'espèces dans certains habitats.

Résultats:

75 espèces appartenant à 36 familles et 52 genres ont été testées pour la tolérance à la dessiccation des graines. La famille des myrtacées est la plus représentée avec 13 espèces. Les genres Pittosporum, Syzygium et Diopsyros sont les plus étudiés avec respectivement 7, 5 et 4 espèces.

La tolérance à la dessiccation des graines est quantifiée par la valeur RH50, correspondant à l'humidité relative pour laquelle 50 % de la viabilité  initiale des semences (taux de germination du contrôle) est perdue – les lots de graines ayant été préalablement mis à l'équilibre dans une gamme d'atmosphère à humidité relative contrôlée (de 9 à 92 %). La valeur RH50 permet ainsi de finement quantifier la tolérance à la dessiccation ; la teneur en eau de la graine correspondante est connue en se référant aux isothermes de sorptions déterminés.

Une variabilité de la tolérance à la dessiccation est montrée au sein de la flore calédonienne avec un continuum observé de la tolérance à la dessiccation entre espèces pour les 58 espèces quantifiées. 17 espèces n'ont pu être analysées pour cause de taux de germination trop faibles. Les espèces d'un même genre montrent un comportement identique vis-à-vis de ce trait fonctionnel. Ainsi, les 7 espèces de Pittosporum testées sont tolérantes, alors que les 5 espèces de Syzygium testées sont très sensibles. Les 4 espèces du genre Diospyros montrent une sensibilité plus ou moins prononcée. La dormance des graines a été également caractérisée pour certaines espèces.

La base de données DESSICAL élaborée permet d'associer à un individu Dessical 38 valeurs associées ordonnées selon

1) les caractéristiques écologiques des écosystèmes dans lesquels elle se développe

2) le comportement physiologique vis‐à‐vis de la dessiccation

3) les caractéristiques de la germination

4) les critères morphologiques de la graine. La base de données permettra alors de pouvoir établir des corrélations entre plusieurs critères retenus, associés au biotope/dessiccation/germination/morphologie. La valeur RH50 permettra de définir un critère d'adaptabilité de l'espèce face à des changements environnementaux ou climatiques.

Perspectives:

L'IRD a décidé de mettre un terme aux activités de biologie végétale sur le centre IRD de Nouméa en 2015. De ce fait, la base de données DESSICAL ne pourra plus être enrichie.
Une publication sera prochainement rédigée afin de valoriser la base de données DESSICAL existante. Le manuscrit mettra en relief le continuum observé et la définition d'un critère d'adaptabilité propre à chaque espèce, utile dans les contextes de flores insulaires.

Valorisation:

Accueil d'étudiants associés au programme DESSICAL
UMR DIADE
Fanny Fourcade, 2e année AgroParisTech, Paris, Juin-Août 2012
Margaux Sabourin, année CEI, AgroParisTech, Paris, Octobre 2012-Mars 2013
Manon Marron, 4e année ESITPA, Rouen, Février-Aout 2013
Octavie Toublanc-Lambault,  année CEI, AgroParisTech, Paris, Septembre 2013-Février 2014
Marion Davezies, année CEI, AgroParisTech, Nancy, Février 2014-Août 2014
IAC Equipe EcoRCE :
     Marie-Louise Hnacema, licence 2 Université de la Nouvelle-Calédonie, Déc 2013-Jan 2014

Contact et partenaires GOPS :
- Institut de Recherche pour le Développement (IRD), UMR DIADE, Equipe DESSITROP, Centre IRD de Nouméa, Philippe Marmey - philippe.marmey(at)ird.fr
- Institut Agronomique néo-Calédonien (IAC) – Bruno Fogliani, Gildas Gâteblé, Casimir Véa
- IRD, UMR AMAP : Céline Chambrey, Sandrine Isnard, Tanguy Jaffré
- IRD, UMR DIADE : Stéphane Dussert, Philippe Marmey

Tests de germination

Tests de germination de graines après dessiccation dans la serre de l'IRD Nouméa.
© Philippe Marmey


 

Publications:

Marron M, Pain A, Chambrey C, Toublanc-Lambault O, Davezies M, Gâteblé G, Fogliani B, Marmey P (2014) Screening of New Caledonia flora species for seeds desiccation tolerance. In: IAC (ed) 2nd Conference of SERA: From large to small islands, November 17-21, 2014, Noumea, New Caledonia, poster, p. 122.

Fourcade F., 2012 - Etudes de tolérance à la dessiccation de semences d'espèces de la flore calédonienne. AgroParisTech 2e année, 38 p.
Marron M., 2013 - Ecologie de la tolérance à la dessiccation de semences de la flore calédonienne. 4e année ESITPA, Rouen, 37 p.

Toublanc-Lambault O., 2014 - Ecologie de la tolérance à la dessiccation de semences de la flore calédonienne. AgroParisTech 2e année, 26 p.

Marmey P. et al., 2014 - DESSICAL - Acquisition de données relatives à la tolérance à la dessiccation des graines  d'espèces de la flore calédonienne. La tolérance à la dessiccation a-t-elle un rôle adaptatif dans la composition de la flore de Nouvelle-Calédonie ? Rapport final AAP GOPS 2012, 13 p.