Projet ANR-14-CE02-0013 – H2Oak : Diversité de traits adaptatifs liés à l'utilisation de l'eau chez deux chênes blancs d'Europe tempérée
Programme : Comprendre et prévoir les évolutions de l'environnement (DS0101) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Oliver Brendel (UMR 1137 Ecologie et Ecophysiologie Forestières)
Partenaires : Divers public; Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 600861.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 60 mois
Résumé : Les arbres dominent les couvertures végétales dans beaucoup de régions du monde comme forêts naturelles ou plantées. Ils n'ont pas seulement une importance économique par les utilisations multiples du bois, mais ils jouent aussi un rôle pour l’atténuation du changement climatique par leur fonction de puits de carbone et interviennent dans la régulation du cycle hydrologique. Des études récentes montrent que certains écosystèmes forestiers répondent déjà au réchauffement climatique et à la sécheresse par des taux de mortalités accrus, même dans des environnements qui ne sont pas en moyenne fortement contraints par les limitations hydriques. À long terme, la croissance et la survie des arbres dépendront principalement de leur capacité d'adaptation aux changements climatiques. Outre l'amélioration génétique, la gestion forestière et la facilitation de – ou l’assistance à - la migration des espèces, l'utilisation de la diversité génétique naturelle représente un levier important d’adaptation des forêts au changement climatique. Les pratiques de gestion forestière durable pourront être améliorées par la connaissance des processus sous-jacents à l'adaptation au changement climatique et finalement des gènes relatifs à des traits qui augmentent le « fitness » des arbres. L'évaluation de la variabilité de ces gènes dans les populations naturelles pourra être utilisée comme indicateur de leur adaptabilité au changement climatique.
Un objectif majeur de la gestion forestière dans le contexte du changement climatique est d'optimiser la croissance en biomasse par rapport aux pertes d'eau par transpiration, même dans des forêts qui sont actuellement exposées à des déficits hydriques du sol modérés. Le rapport entre ces deux grandeurs est désigné par efficience d'utilisation de l'eau (WUE). Des études récentes de modélisation, basées sur les réponses plastiques de traits écophysiologiques, ont montré que les changements climatiques prédits affecteront la WUE des forêts. Le projet H2Oak porte sur la diversité de la WUE de deux espèces de chênes majeures en France : Quercus robur et Q. petraea. Ils représentent 11 % du bois récolté et environ un quart de la superficie forestière française métropolitaine (~4Mha). Ces deux espèces sont largement sympatriques, mais ont des exigences écologiques différentes : Q. petraea se trouve le plus souvent sur des sols bien drainés et est plus tolérant à la sécheresse, tandis que Q. robur peut survivre sur des sols mal drainés. Q. petraea a une WUE plus élevée que Q. robur. Une telle ségrégation des niches éco-hydrologiques pourrait avoir des implications pour la conservation dans des environnements soumis à des contraintes hydriques croissantes.
L'objectif principal du projet H2Oak vise à déterminer si WUE et les traits sous-jacents jouent un rôle adaptatif chez les chênes en termes (i) d’incidence sur le fitness, (ii) d’adaptation des provenances à leur environnement spécifique et (iii) d’existence d’une diversité génétique suffisante pour assurer l'adaptation au changement climatique. L'objectif final est de définir des critères pouvant être utilisés pour évaluer l'incidence de la gestion forestière sur le potentiel adaptatif de WUE dans des chênaies. Le projet doit permettre la découverte de gènes sous-jacents à la divergence écologique dans ces espèces de chênes en utilisant des approches de la génétique directe (détection de QTL et cartographie d'association), et de la génomique écologique. Le projet H2Oak suivra une progression de taches visant à (i) préciser les régions génomiques liées à WUE dans des descendances connues, (ii) utiliser des phénotypes extrêmes pour affiner la connaissance des fonctions physiologiques sous-jacentes aux variations de WUE, (iii) caractériser la diversité de gènes candidats dans des populations naturelles et (iv) utiliser les marqueurs moléculaires mis au point à l'étude de l'adaptation dans des régénérations naturelles de semis de chênes sous gestion forestière.