Les plantes qui peuvent se reproduire en se clonant peuvent partager des ressources et des signaux pour résister aux herbivores. Les clones peuvent modifier la structure de leurs feuilles en fonction du stress des herbivores grâce aux connexions entre eux.
De nouvelles recherches montrent comment les plantes clonales peuvent restructurer leurs feuilles en réponse à des dommages simulés d’insectes. Un article de Xuxu Chai et ses collègues décrit comment des plantes clonales comme Buffalo Grass, Bouteloua dactyloïdes, se propager via des tiges souterraines appelées stolons qui relient plusieurs tiges enracinées appelées ramets. Ces connexions de stolons permettent à la plante de partager les ressources et les signaux entre les ramets.
Les plantes réagissent souvent à l’herbivorie en épaississant leurs feuilles et en augmentant la densité des veines, ce qui fournit un soutien plus structurel. Ils peuvent également transmettre des « signaux herbivores » via leur système vasculaire pour alerter les feuilles non endommagées et induire des défenses systémiques. Chai et ses collègues ont cherché à savoir si les ramets de Buffalo Grass agissaient comme des plantes individuelles ou s’ils échangeaient des informations entre les ramets via les stolons.
Pour étudier comment l’intégration clonale influence ces réponses, les chercheurs ont soumis des paires de ramets de Buffalo Grass à différents niveaux d’élimination des feuilles, soit en coupant, soit en laissant intacte la connexion des stolons entre eux. Il y a eu six traitements au total, le ramet « fille » subissant 0%, 40% ou 80% de défoliation, tandis que le ramet « mère » n’a pas été inquiété. Ces trois conditions ont été répétées avec et sans la connexion des stolons entre les ramets pour produire les six expériences.
Laisser les ramets reliés par le stolon a eu un effet net. Alors que les ramets sont des clones, « mère » et « fille », nous ne nous ressemblons pas, écrivent Chai et ses collègues.
Sans herbivore simulé, l’intégration clonale a renforcé le système vasculaire des ramets mères en augmentant la densité des veines et en réduisant le nombre de feuilles, l’épaisseur des feuilles, le diamètre de la nervure médiane et la taille des cellules épidermiques adaxiales/abaxiales… En revanche, l’intégration clonale a eu des effets négatifs sur la nervation des feuilles non stressées. les ramets filles et la plupart des traits anatomiques des feuilles ont également été affectés négativement par l’intégration clonale, à l’exception du nombre de cellules de la gaine du faisceau.
Chaï et coll. 2023
La suppression de 40% des feuilles d’un ramet « fille » a entraîné une augmentation de la densité des veines et de l’épaisseur de la cuticule des deux côtés de la feuille, une diminution de la largeur des feuilles et de la taille des cellules. Cependant, la suppression de 80% des feuilles a eu un effet beaucoup plus faible sur les ramets filles. Au lieu de cela, les ramets tenteraient de faire pousser de nouvelles feuilles plutôt que de modifier la structure de ce qu’ils avaient laissé.
L’histoire du ramet « mère » connecté est légèrement différente. La défoliation à distance d’un ramet à 40% a conduit le ramet connecté et non endommagé à augmenter la largeur des feuilles et la taille des cellules et à diminuer la densité des veines. Lorsque le ramet éloigné a subi une défoliation de 80 %, le ramet « mère » a adopté une approche différente. Il a réduit le coût de construction mécanique des feuilles et a produit moins de feuilles mais a augmenté la largeur des feuilles.
Dans les écosystèmes naturels de prairies et de pelouses, les insectes et les herbivores peuvent exercer un stress herbivore biotique constant sur la croissance des plantes, ce qui peut provoquer une défoliation et une rupture des stolons/rhizomes. Notre étude a montré que des signaux de défense induits peuvent être transmis à partir de jeunes ramets défoliés de B. dactyloïdes aux vieux ramets ; l’intégration clonale peut réguler la microstructure foliaire des ramets interconnectés en fonction du degré de stress herbivore. Cependant, comme l’herbivorie des insectes est un événement plutôt incertain et complexe, la réponse microstructurale des feuilles pourrait également être liée aux réserves de ressources et à l’efficacité de l’absorption des ressources ; transmission de signaux et de ressources entre B. dactyloïdes ramets peut donc être plus compliqué que montré dans notre expérience. Nous proposons que la fonction des stolons est bien plus que la translocation des ressources, mais aussi la coordination de la microstructure des différentes parties clonales, en particulier le système vasculaire foliaire des ramets interconnectés, pour une meilleure performance de l’ensemble de la genette.
Chaï et coll. 2023
L’intégration clonale aide les jeunes ramets à ajuster la structure de leurs feuilles en fonction du degré d’herbivorie, notamment en modifiant la densité des nervures. Cela permet à la plante dans son ensemble d’optimiser sa croissance et sa défense face aux dégâts. Les résultats révèlent un mécanisme sophistiqué par lequel les plantes clonales perçoivent et réagissent aux menaces.
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Chai, X., Sun, X., Cui, X., Johnson, PG et Fu, Z. (2023) « L’intégration clonale régule systématiquement la microstructure des feuilles de Bouteloua dactyloïdes ramets interconnectés pour mieux s’adapter aux différents niveaux d’herbivorie d’insectes simulés », PLANTES AOB, 15(2), plac062. Disponible sur : https://doi.org/10.1093/aobpla/plac062
