Quelques différences génétiques adaptent les fleurs à des pollinisateurs spécifiques

Une nouvelle étude menée par l’Université de Caroline du Sud (USC) a révélé que les variations distinctes des attributs des fleurs sauvages, en fonction de leurs pollinisateurs respectifs, sont dues à un petit nombre de différences génétiques clés.

Les fleurs sauvages présentent des ensembles uniques de caractéristiques – appelées « syndromes de pollinisation » – qui ont évolué pour répondre à des pollinisateurs animaux spécifiques, tels que les insectes ou les oiseaux.

Penstémon

Alors que la plupart des espèces du genre Penstemon présentent de larges fleurs bleues, servant de points d’atterrissage aux abeilles, l’évolution a conduit certaines espèces à développer des fleurs tubulaires étroites, rouges, destinées à la pollinisation des colibris.

Le genre de fleurs sauvages d’Amérique du Nord Penstémon présente une convergence remarquable du syndrome floral, avec au moins 20 lignées distinctes qui ont évolué du syndrome de pollinisation ancestral des abeilles (fleurs larges bleu-violet présentant une plate-forme d’atterrissage pour les abeilles et de petites quantités de nectar) au syndrome de pollinisation des colibris (fleurs rouge vif étroitement tubulaires offrant nectar copieux).

Objet de l’étude

Les taxons apparentés qui diffèrent par le syndrome floral offrent une opportunité intéressante d’examiner la base génomique de la divergence de traits complexes », ont expliqué les auteurs.

L’objectif de cette recherche était d’explorer comment ces syndromes de pollinisation distinctifs sont préservés génétiquement.

Comment la recherche a été menée

L’équipe a séquencé l’ADN de 229 plantes de trois espèces apparentées du genre Penstemon : P. neomexicanus et P. virgatusqui sont pollinisées par les abeilles, et P. barbatusadapté à la pollinisation des colibris.

Ce que les chercheurs ont appris

Malgré les différences marquées dans les attributs floraux, les experts ont trouvé un nombre relativement faible de différences génétiques entre P. barbatus et ses parents pollinisés par les abeilles.

De plus, les plantes du même voisinage géographique présentaient une plus grande similarité génétique que celles provenant de lieux variés, quelle que soit l’espèce. Ces résultats suggèrent qu’un mélange génétique se produit entre les fleurs sauvages adaptées à la pollinisation des abeilles et des colibris.

Pollinisateurs variés

Cependant, les chercheurs ont identifié 21 sites présentant des différences constantes entre les espèces dotées de pollinisateurs variés. Ces sites sont dispersés dans tout le génome, ce qui suggère une probabilité accrue de perturbation des traits floraux complémentaires par recombinaison, aboutissant à des hybrides au succès diminué.

Il est intéressant de noter que trois de ces variances génétiques identifiées étaient situées à proximité des régions génomiques qui déterminent la couleur, la largeur et le volume du nectar des fleurs – traits distinctifs des différents syndromes de pollinisation.

Caractéristiques des fleurs

L’étude fournit des preuves d’hybridation occasionnelle entre des espèces voisines de Penstemon pollinisées par les abeilles et les colibris, ainsi qu’une pression de sélection intense pour conserver les traits floraux adaptés à chaque type de pollinisateur.

« Bien que les espèces pollinisées par les abeilles et les colibris soient faciles à distinguer sur le terrain, sur la base de différences indubitables dans les fleurs et dans la stature globale de la plante, un nombre étonnamment petit de régions génétiques distinguent ces différentes espèces au niveau génétique », a conclu Carolyn. Wessinger, professeur adjoint d’évolution et de biologie végétale à l’USC.

L’étude est publiée dans la revue PLoS Biologie.

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