Il se peut que les bourgeons en hiver soient «en pause» et qu’ils soient en fait prêts à protéger leur contenu dans les conditions météorologiques changeantes du printemps.

Les arbres ont des adaptations différentes pour faire face à l’hiver. On a dit que les écailles de bourgeons ou cataphylles (formes de feuilles les plus externes d’un bourgeon) fournissent une barrière physique qui protège les nouvelles feuilles de l’environnement hostile, mais plus de 40 familles de plantes à fleurs n’en ont pas. Cela soulève la question de savoir pourquoi certaines plantes ligneuses ont des écailles de bourgeon et d’autres non.

Kristel Schoonderwoerd et William Friedman de l’Université de Harvard ont découvert que les écailles des bourgeons ne sont pas nécessairement une adaptation aux environnements hivernaux des arbres tempérés tels que les noyers et les caryers. Les chercheurs ont délicatement suivi la formation de plus de 2 000 feuilles, utilisé le micro-CT scan et reconstruit un arbre évolutif de types de bourgeons terminaux chez les Juglandacées. L’équipe propose que les écailles des bourgeons n’aient pas évolué principalement pour protéger les bourgeons des conditions hivernales, mais plutôt pour protéger les bourgeons des conditions environnementales pendant la saison de croissance.

Noyer, caryer Shagbark et bourgeons d’arbre Hickory. Source : Toile

Les expériences ont été mises en place à l’Arnold Arboretum de l’Université de Harvard en 2019 et consistaient en six espèces d’arbres : le caryer amer (Carya cordiformis)Caryer ovale (Carya ovata)Noyer noir (Juglans nigra)papillon japonais (Pterocarya rhoifolia)papillon chinois (Pterocarya stenoptera) et Platycarya strobilacée (communément appelé Platycarya).

Entre avril et octobre, les chercheurs ont mesuré de manière non destructive chaque feuille et bourgeon au repos chaque mois. Les mesures des feuilles individuelles le long de chaque axe (pétiole) ont permis aux scientifiques de savoir si toutes les feuilles poussent au même rythme, à la même taille ou si peut-être au milieu, les feuilles sont plus larges et plus longues que celles à la base.

L’équipe a également collecté des bourgeons terminaux en hiver, au printemps et en été pour une micro-scanner. Sur la base de recherches antérieures, un arbre évolutif moléculaire a été reconstruit de 48 espèces de Juglandaceae.

Le suivi de la formation des bourgeons peut révéler comment les arbres s’adaptent à différentes conditions. Par exemple, des recherches antérieures ont montré que les plantes fleurissent plus tôt que par le passé en raison du changement climatique, et des études phénologiques peuvent aider les agriculteurs à choisir des variétés de cultures à floraison plus tardive ou plus précoce afin de réduire les dommages causés par le gel.

La diversité des morphologies des bourgeons et des feuilles de six espèces d’arbres avec de larges aires de répartition en Asie de l’Est (EA) et en Amérique du Nord (NA). Abréviations : ab, bourgeon axillaire ; c, cataphylle ; cs, cicatrice cataphylle ; lam, lame ; p, pétiole. Adapté de : Schoonderwoerd et Friedman, 2022

Schoonderwoerd et Friedman ont découvert que la croissance des bourgeons et des feuilles variait sur plusieurs saisons sur les six espèces d’arbres. La forme des bourgeons de départ n’a pas déterminé comment le reste des feuilles pousserait, mais dans l’ensemble, les feuilles hivernantes étaient généralement plus petites et avaient une durée de vie plus courte. La flexibilité relative des schémas de croissance montre différentes adaptations et stratégies tout au long de la vie d’un arbre.

Les feuilles ont poussé différemment sur l’arbre de type bourgeon nu par rapport aux arbres portant des écailles de bourgeon. Les feuilles des espèces à bourgeon nu (Pt. sténoptères) avaient les mêmes proportions le long du pétiole mais les proportions variaient sur les trois espèces porteuses d’écailles des bourgeons (Pt. Rhoifolia, Pl. strobilacées et C.ovata). La formation d’écailles de bourgeons conduit à des formes de feuilles de transition pendant la saison de croissance qui pourraient répondre activement aux signaux environnementaux, suivies de la production de feuilles de feuillage. Le compromis entre retarder les feuilles du feuillage et avoir des écailles de bourgeon semble être dans la saison de croissance, plutôt que dans la phase de dormance (hiver). Ainsi, peut-être que les écailles des bourgeons n’ont pas évolué principalement pour protéger les bourgeons des conditions hivernales, mais plutôt pour protéger les bourgeons des conditions environnementales pendant la saison de croissance.

« Avec ce travail, nous visons à montrer que l’évolution des structures des bourgeons au repos chez certains arbres tempérés n’a pas été façonnée par les seules pressions sélectives de l’environnement hivernal, telles que les températures froides et glaciales », écrivent Schoonderwoerd et Friedman.

LIRE L’ARTICLE

Schoonderwoerd, KM et Friedman, WE (2022) « Variation morphologique interspécifique dans l’organisation des bourgeons au repos des Juglandoideae: un conte d’hiver? » Annales de botanique129 (6), https://doi.org/10.1093/aob/mcac050

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