Compromis écophysiologiques foliaires chez les espèces cultivées : mise en évidence et évolution au cours de la domestication du blé dur

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إنجليزي. The domestication syndrome is often characterized through a common set of traits for all cultivated species. Natural selection also regulates the relationships between those traits through ecophysiological tradeoffs within phenotypes. This would cause an undirected natural selection of still unknown traits. Tradeoffs and undirected selection of those traits could be one reason for actual stagnant yields. Constraints for resource economics have been established using natural variation of leaf traits for many wild species. This study used an ecological approach of domestication for evaluating the presence and evolution of these constraints in durum wheat (Triticum turgidum). Five leaf traits (photosynthetic capacity, leaf mass per area, nitrogen content and lifespan) have been analyzed in forty-five genotypes grown under glasshouse conditions. These genotypes come from seven sub-species specific of the domestication history of durum wheat. The temporal dynamics of leaf trait values was characterized by an enhancement of the ‘conservation’ strategy during domestication, as shown by the increase in leaf lifespan and photosynthetic nitrogen use efficiency. This trajectory was consistent with a parallel evolution of leaf traits and grain filling mechanisms. The projection of the studied sub-species within the Leaf Economics Spectrum for herbaceous species shows the existence of a common ecophysiological tradeoff. This suggests that artificial selection would not have deeply modified phenotypic variability and the covariations between leaf traits. A broader comparative approach and an analysis of the genetic determinisms of these covariations would allow an estimation of the modularity of ecophysiological tradeoffs under artificial selection. The study of ecophysiological tradeoffs within cultivated species is important for ecology because it suggests the stability of these tradeoffs as found in wild species.

فرنسي. Le syndrome de domestication est généralement caractérisé par un ensemble restreint de caractères, ou traits, phénotypiques communs à toutes les espèces cultivées. La sélection naturelle régit également les relations entre ces traits par l’existence de compromis au sein du phénotype qui entraîneraient une sélection non dirigée d’un ensemble de traits écophysiologiques. Ces compromis et la sélection non ciblée de ces traits pourraient être une des causes de la stagnation actuelle des rendements. L’existence de contraintes pour l’économie des ressources a été prouvée pour les traits foliaires d’un grand nombre d’espèces sauvages. L’objectif de cette étude est d’appliquer une approche écologique de la domestication pour analyser l’existence et l’évolution de ces contraintes chez le blé dur (Triticum turgidum). Cinq traits foliaires (vitesse de photosynthèse, surface spécifique, teneur en azote, efficience d’utilisation de l’azote, durée de vie) ont été quantifiés chez quarante-cinq génotypes cultivés sous serre. Ces génotypes, issus de sept sous-espèces, caractérisent l’histoire de la domestication du blé dur. La trajectoire temporelle des traits montre un renforcement de la stratégie ‘conservatrice‘ (durée de vie des feuilles et efficience d’utilisation de l’azote augmentées) au cours de la domestication. Cette trajectoire semble marquée par une évolution simultanée des traits foliaires et des mécanismes de remplissage du grain. La projection de la série de domestication dans le spectre d’économie des ressources foliaires s’insère dans celle des herbacées sauvages, ce qui prouve l’existence d’un compromis écophysiologique foliaire commun. La sélection artificielle n’aurait donc pas modifié drastiquement la variabilité phénotypique et les covariations entre traits foliaires. Une approche comparative plus large et une analyse génétique permettraient d'estimer la modularité des contraintes écophysiologiques sous sélection artificielle. L’étude de ces compromis au sein d’une espèce cultivée est un apport essentiel pour l’écologie dans la mesure où elle suggère la persistance des compromis écophysiologiques montrés chez les espèces sauvages.