Vulnérabilité à la cavitation chez [i]Fagus sylvatica L[/i]. Variabilité génétique et plasticité phénotypique

Directeurs de thèse : Hervé Cochard et Patricia Drevetabsen

Variabilité de la vulnérabilité à la cavitation chez le hêtre (Fagus sylvatica L.)

absen

Etude de la variabilité génétique et de la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez Fagus sylvatica L.

This work aimed at studying the genetic variability and the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation in beech (Fagus sylvatica L.). We tested the variations due to the methodology of measuring vulnerability to cavitation. Our study showed that the variations in vulnerability to cavitation over time are low. However, it’s better to avoid collecting samples during the period of initial wood formation. Furthermore it’s possible to store samples without degrading measures for during one month. Our results also show that vulnerability to cavitation can be variable both within the same tree and between populations in situ. We determined the proportion of phenotypic plasticity and the proportion of genetic variability in the variability of vulnerability to cavitation. For this we studied 17 beech populations from all Europe and growing in a common garden. Among the 17 populations 6 of them have been studied in three different common gardens (France, Spain and Slovakia). Our results indicate that for beech, vulnerability to cavitation varies considerably within populations. They also indicate that there are few genetic differentiations between populations. The results show that the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation is important among common garden, and the degree of this plasticity can vary between populations. To complete our study, we looked at the relationships between vulnerability to cavitation and hydraulic efficiency parameters and with the water use efficiency. Our results do not reveal evidence of relationships vulnerability to cavitation and other physiological traits.Cette thèse visait à étudier la variabilité génétique et plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez le hêtre (Fagus sylvatica L.). A cette fin, nous avons tout d’abord testé les variations dues à la méthodologie de mesure de la vulnérabilité à la cavitation. Notre étude a montré que les variations de vulnérabilité à la cavitation au cours du temps sont faibles. Néanmoins, il est préférable d’éviter de récolter les échantillons durant le début de la période de formation du bois. Par ailleurs il est possible de conserver au frais les échantillons sans dégrader les mesures durant au moins un mois. Nos résultats montrent également que la vulnérabilité à la cavitation peut être variable aussi bien au sein d’un même arbre qu’entre populations in situ. Ensuite, nous avons voulu déterminer la part de plasticité phénotypique de la part de variabilité génétique dans la variabilité de la vulnérabilité à la cavitation. Pour cela nous avons étudié 17 populations de hêtre venant de toute l’Europe et poussant dans une plantation comparative. Parmi les 17 populations 6 d’entre elles ont été étudiées dans trois plantations comparatives différentes (France, Espagne et Slovaquie). Nos résultats indiquent que chez le hêtre la vulnérabilité à la cavitation varie considérablement au sein de chaque population. Ils indiquent également que l’on observe peu de différenciation génétique entre populations. Les résultats montrent également que la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation est importante entre les plantations, et que le degré de cette plasticité peut varier d’une population à l’autre. Pour finir, nous avons regardé s’il existait des relations entre la vulnérabilité à la cavitation et des paramètres d’efficience hydraulique ainsi qu’avec l’efficience d’utilisation de l’eau. Nos résultats ne permettent pas de mettre en évidence des preuves d’un trade-off entre l’efficience et la sureté du xylème

Étude de la résilience à la sécheresse chez le Hêtre : plasticité phénotypique et variabilité génétique de la vulnérabilité à la cavitation

absen

Study of genetic variability and genetic plasticity of vulnerability to cavitation in Fagus sylvatica L.

Cette thèse visait à étudier la variabilité génétique et plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez le hêtre (Fagus sylvatica L.). A cette fin, nous avons tout d’abord testé les variations dues à la méthodologie de mesure de la vulnérabilité à la cavitation. Notre étude a montré que les variations de vulnérabilité à la cavitation au cours du temps sont faibles. Néanmoins, il est préférable d’éviter de récolter les échantillons durant le début de la période de formation du bois. Par ailleurs il est possible de conserver au frais les échantillons sans dégrader les mesures durant au moins un mois. Nos résultats montrent également que la vulnérabilité à la cavitation peut être variable aussi bien au sein d’un même arbre qu’entre populations in situ. Ensuite, nous avons voulu déterminer la part de plasticité phénotypique de la part de variabilité génétique dans la variabilité de la vulnérabilité à la cavitation. Pour cela nous avons étudié 17 populations de hêtre venant de toute l’Europe et poussant dans une plantation comparative. Parmi les 17 populations 6 d’entre elles ont été étudiées dans trois plantations comparatives différentes (France, Espagne et Slovaquie). Nos résultats indiquent que chez le hêtre la vulnérabilité à la cavitation varie considérablement au sein de chaque population. Ils indiquent également que l’on observe peu de différenciation génétique entre populations. Les résultats montrent également que la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation est importante entre les plantations, et que le degré de cette plasticité peut varier d’une population à l’autre. Pour finir, nous avons regardé s’il existait des relations entre la vulnérabilité à la cavitation et des paramètres d’efficience hydraulique ainsi qu’avec l’efficience d’utilisation de l’eau. Nos résultats ne permettent pas de mettre en évidence des preuves d’un trade-off entre l’efficience et la sureté du xylème.This work aimed at studying the genetic variability and the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation in beech (Fagus sylvatica L.). We tested the variations due to the methodology of measuring vulnerability to cavitation. Our study showed that the variations in vulnerability to cavitation over time are low. However, it’s better to avoid collecting samples during the period of initial wood formation. Furthermore it’s possible to store samples without degrading measures for during one month. Our results also show that vulnerability to cavitation can be variable both within the same tree and between populations in situ. We determined the proportion of phenotypic plasticity and the proportion of genetic variability in the variability of vulnerability to cavitation. For this we studied 17 beech populations from all Europe and growing in a common garden. Among the 17 populations 6 of them have been studied in three different common gardens (France, Spain and Slovakia). Our results indicate that for beech, vulnerability to cavitation varies considerably within populations. They also indicate that there are few genetic differentiations between populations. The results show that the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation is important among common garden, and the degree of this plasticity can vary between populations. To complete our study, we looked at the relationships between vulnerability to cavitation and hydraulic efficiency parameters and with the water use efficiency. Our results do not reveal evidence of relationships vulnerability to cavitation and other physiological traits

Etude de la variabilité génétique et de la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez Fagus sylvatica L.

Cette thèse visait à étudier la variabilité génétique et plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation chez le hêtre (Fagus sylvatica L.). A cette fin, nous avons tout d abord testé les variations dues à la méthodologie de mesure de la vulnérabilité à la cavitation. Notre étude a montré que les variations de vulnérabilité à la cavitation au cours du temps sont faibles. Néanmoins, il est préférable d éviter de récolter les échantillons durant le début de la période de formation du bois. Par ailleurs il est possible de conserver au frais les échantillons sans dégrader les mesures durant au moins un mois. Nos résultats montrent également que la vulnérabilité à la cavitation peut être variable aussi bien au sein d un même arbre qu entre populations in situ. Ensuite, nous avons voulu déterminer la part de plasticité phénotypique de la part de variabilité génétique dans la variabilité de la vulnérabilité à la cavitation. Pour cela nous avons étudié 17 populations de hêtre venant de toute l Europe et poussant dans une plantation comparative. Parmi les 17 populations 6 d entre elles ont été étudiées dans trois plantations comparatives différentes (France, Espagne et Slovaquie). Nos résultats indiquent que chez le hêtre la vulnérabilité à la cavitation varie considérablement au sein de chaque population. Ils indiquent également que l on observe peu de différenciation génétique entre populations. Les résultats montrent également que la plasticité phénotypique de la vulnérabilité à la cavitation est importante entre les plantations, et que le degré de cette plasticité peut varier d une population à l autre. Pour finir, nous avons regardé s il existait des relations entre la vulnérabilité à la cavitation et des paramètres d efficience hydraulique ainsi qu avec l efficience d utilisation de l eau. Nos résultats ne permettent pas de mettre en évidence des preuves d un trade-off entre l efficience et la sureté du xylème.This work aimed at studying the genetic variability and the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation in beech (Fagus sylvatica L.). We tested the variations due to the methodology of measuring vulnerability to cavitation. Our study showed that the variations in vulnerability to cavitation over time are low. However, it s better to avoid collecting samples during the period of initial wood formation. Furthermore it s possible to store samples without degrading measures for during one month. Our results also show that vulnerability to cavitation can be variable both within the same tree and between populations in situ. We determined the proportion of phenotypic plasticity and the proportion of genetic variability in the variability of vulnerability to cavitation. For this we studied 17 beech populations from all Europe and growing in a common garden. Among the 17 populations 6 of them have been studied in three different common gardens (France, Spain and Slovakia). Our results indicate that for beech, vulnerability to cavitation varies considerably within populations. They also indicate that there are few genetic differentiations between populations. The results show that the phenotypic plasticity of vulnerability to cavitation is important among common garden, and the degree of this plasticity can vary between populations. To complete our study, we looked at the relationships between vulnerability to cavitation and hydraulic efficiency parameters and with the water use efficiency. Our results do not reveal evidence of relationships vulnerability to cavitation and other physiological traits.CLERMONT FD-Bib.électronique (631139902) / SudocSudocFranceF

Insights into xylem vulnerability to cavitation in Fagus sylvatica L.: phenotypic and environmental sources of variability

Xylem vulnerability to cavitation is a key parameter in understanding drought resistance of trees. We determined the xylem water pressure causing 50% loss of hydraulic conductivity (P50), a proxy of vulnerability to cavitation, and we evaluated the variability of this trait at tree and population levels for Fagus sylvatica. We checked for the effects of light on vulnerability to cavitation of stem segments together with a time series variation of P50. Full sunlight-exposed stem segments were less vulnerable to cavitation than shade-exposed ones. We found no clear seasonal change of P50, suggesting that this trait was designed for a restricted period. P50 varied for populations settled along a latitudinal gradient, but not for those sampled along an altitudinal gradient. Moreover, mountainside exposure seemed to play a major role in the vulnerability to cavitation of beech populations, as we observed the differences along north-facing sides but not on south-facing sides. Unexpectedly, both north-facing mountainside and northern populations appeared less vulnerable than those grown on the southern mountainside or in the South of France. These results on beech populations were discussed with respect to the results at within-tree leve

Etude de la résistance à la sécheresse des populations de hêtres ([i]Fagus sylvatica[/i] L.) du Massif central

Les différents scénarios modélisant les changements climatiques à venir prédisent une augmentation de la fréquence et de la sévérité des événements de sécheresse en Europe occidentale, comparables à ceux de 1976 et 2003. Dans ce contexte, la capacité des arbres à faire face à de sévères épisodes de sécheresse apparaît comme un enjeu scientifique et économique majeur. Parmi les essences forestières dominant les forêts du Massif Central, le hêtre ([i]Fagus sylvatica[/i] L.) devrait subir une forte régression de son aire de distribution. En effet, cette espèce présente une vulnérabilité spécifique aux stress hydriques, du fait de ses exigences écologiques strictes en termes de précipitations annuelles et hygrométrie de l'air. L'intérêt de l'espèce réside dans sa large répartition géographique et sa forte amplitude écologique, visible à l'échelle du Massif Central qui ne compte pas moins de 4 types de hêtraies, soumises à différentes influences climatiques. L'approche développée au laboratoire pour étudier la résistance des arbres à la sécheresse est celle de l'analyse de leur vulnérabilité à l'embolie gazeuse qui affecte les vaisseaux du xylème lors d'évènements de sécheresse. Le projet développé au PIAF en collaboration avec le CBNMC vise à étudier la variabilité de la résistance à la sécheresse des hêtraies du Massif Central par des approches écophysiologiques novatrices et par la compréhension des bases moléculaires de la vulnérabilité à l'embolie. L'objectif final est d'appréhender les interactions entre les arbres et leur environnement afin d'évaluer le potentiel adaptatif des peuplements de hêtres aux futurs changements climatiques

Etude de la résilience à la sécheresse chez le hêtre (Fagus sylvatica L.): plasticité phénotypique et variabilité génétique de la vulnérabilité à la cavitation

absen

Variability of vulnerability to xylem cavitation in European beech provenances

Format du poster : A0absen