Les botanistes ont découvert la plus grande plante du monde à Shark Bay, mais Shark Bay est exceptionnellement salée – alors comment une plante pourrait-elle prospérer là-bas ?

Jane Edgeloe et ses collègues de l’Université d’Australie occidentale et de l’Université Flinders ont fait la plus grande découverte botanique de l’année. Ils ont trouvé le plus grand organisme de la planète, une herbe marine vivant à Shark Bay. La plante est une mauvaise herbe à ruban, Posidonia australis. Mais ce n’est pas seulement la taille qui est importante. Âgée d’environ quatre mille cinq cents ans, sa survie pourrait aider les scientifiques à planifier les efforts de conservation des herbiers marins et à protéger davantage de côtes. La clé peut être une combinaison de clonage et de polyploïdie.

Mauvaises herbes à ruban, Posidonia australis, Prairie à Shark Bay, Australie occidentale. Photo : Rachel Austin, Université d’Australie-Occidentale

Polyploïdie décrit le nombre de copies de chromosomes que possède un organisme. Vous et moi sommes diploïdes, et nous avons deux copies de nos chromosomes, une de notre mère et une de notre père. Lorsque nous transmettons nos gènes, nous transmettons l’une de ces copies, de sorte que la progéniture a toujours deux copies lorsqu’elles sont réunies. Les herbiers de Shark Bay sont tétraploïdes, ce qui signifie qu’ils ont quatre chromosomes. Il a hérité de la paire complète de chromosomes des deux parents.

La duplication du génome entier, comme on l’appelle, intéresse les botanistes car elle peut changer radicalement le fonctionnement d’une plante. Pour les plantes à la limite de l’aire de répartition d’une espèce, cela peut leur donner un tout nouvel ensemble d’outils génétiques pour faire face à des conditions difficiles. L’inconvénient est que cela peut souvent leur causer de nouveaux problèmes. Edgeloe et ses collègues se réfèrent aux travaux de Tomáš Herben et de ses collègues sur la façon dont les polyploïdes se reproduisent.

Herben et ses collègues ont examiné environ neuf cents plantes pour voir comment elles se reproduisaient. Ils ont découvert que les polyploïdes n’étaient pas très bons pour la reproduction sexuée. Au lieu de cela, ils se sont reproduits végétativement. Autrement dit, ils ont cultivé des clones d’eux-mêmes. L’équipe qui étudie l’herbe marine de Shark Bay savait qu’il s’agissait d’un polyploïde et, d’après des travaux antérieurs publiés dans AoB PLANTS, ils savaient qu’il n’était pas très efficace pour la reproduction sexuée. Ils ont donc testé l’ADN de divers échantillons pour voir quelle quantité d’herbe de Shark Bay était reproduite par clonage.

L’équipe a échantillonné des pousses d’herbes marines de toute la baie Shark pour créer une «empreinte digitale» à l’aide de 18 000 marqueurs génétiques. Regarder comment cette empreinte variait d’un échantillon à l’autre leur indiquerait quelle diversité il y avait parmi les plantes.

« La réponse nous a époustouflés – il n’y en avait qu’un! » Jane Edgeloe a déclaré dans un communiqué de presse. « Ça y est, une seule usine s’est étendue sur 180 km à Shark Bay, ce qui en fait la plus grande usine connue sur terre. Les 200km existants2 des prairies de mauvaises herbes à ruban semblent s’être développées à partir d’un seul semis colonisateur. »

Cela signifie que l’usine couvre une superficie d’environ 20 000 terrains de football (ou 47 000 terrains de football américain). Connaître la superficie qu’elle couvre, et qu’elle provient d’une seule plante, a permis aux botanistes d’estimer son âge. L’équipe savait que les rhizomes d’herbe à ruban peuvent pousser entre quinze et trente-cinq centimètres par an, mais ils ne pousseront pas continuellement en ligne droite. En utilisant des exemples venus d’ailleurs, ils estiment que cette plante a environ quatre mille cinq cents ans, ce qui la rend à peu près aussi vieille que la Grande Pyramide de Gizeh. C’est cette combinaison d’âge et de zone qui indique que quelque chose d’extraordinaire se passe à Shark Bay.

Shark Bay est juste à la limite de Posidonia australisde la gamme. En plus de cela, Shark Bay a ses propres problèmes locaux. Il y a plus d’évaporation que de précipitations et le débit de l’océan vers la baie est limité. Cela signifie que l’herbe à ruban doit faire face à des conditions inhabituellement salines. L’âge de la plante signifie également qu’elle a dû faire face à des conditions climatiques changeantes.

Dans leur article, l’équipe attribue le succès de la plante à une forte hétérozygotie. L’hétérozygotie est une mesure des différents allèles, ou versions de gènes, d’un organisme. Vous pourriez avoir les gènes des yeux bleus et bruns dans votre constitution génétique, ou peut-être avez-vous seulement les gènes des yeux bruns. Chaque version de votre gène de couleur des yeux est un allèle. Cette plante a quatre copies de ses gènes donc, dans certains cas, elle pourrait avoir quatre allèles différents sur lesquels s’appuyer pour faire face à différents environnements.

Il y a quelques problèmes potentiels avec la datation des plantes clonales, mais cette découverte n’est pas simplement apparue de nulle part. Cela fait partie d’une longue étude d’une série d’énigmes posées par les herbiers de Shark Bay. Conclure que l’herbe de mer est une seule plante est une solution qui répond bien à bon nombre de ces problèmes.

Les auteurs concluent leur article en disant : « La façon exacte dont le clone polyploïde fait varier sa réponse aux conditions environnementales locales est inconnue et fait l’objet de recherches supplémentaires, mais son abondance relative suggère qu’il a développé une résilience aux conditions variables et souvent extrêmes qui lui permettent persister maintenant et dans le futur. »

LIRE L’ARTICLE

Edgeloe, JM, Severn-Ellis, AA, Bayer, PE, Mehravi, S., Breed, MF, Krauss, SL, Batley, J., Kendrick, GA et Sinclair, EA (2022) «La clonalité polyploïde étendue était une stratégie réussie pour que les herbiers se développent dans un environnement nouvellement submergé,  » Actes de la Royal Society B: Sciences biologiques289 (1976), https://doi.org/10.1098/rspb.2022.0538

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