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Comprendre et prévoir les évolutions de notre environnement (DS0101)
Edition 2015


APPATS


Potentiel adaptatif des espèces d’arbres alpins au réchauffement climatique

APPATS : Potentiel adaptatif des espèces d’arbres alpins face au réchauffement climatique
Les forêts alpines et méditerranéennes sont parmi les écosystèmes les plus sensibles au changement climatique. Ces dernières années, des progrès significatifs ont été réalisés dans la prédiction de leur réponse future par le développement de modèles statistiques corrélatifs et de modèles fonctionnels intégrant des traits d’histoire de vie. Cependant, ces approches ne prennent pas en compte le potentiel évolutif des espèces.

Objectif: Evaluer le potentiel adaptatif des communautés d'espèces d'arbres alpins
Notre projet a pour ambition de combler cette lacune en évaluant in situ le potentiel adaptatif - généralement mesuré par des expériences en jardin commun - de quatre des espèces d'arbres alpins les plus représentatifs. Pour décrire la réponse potentielle de ces espèces clés à la pression sélective induite par le changement climatique, les individus seront échantillonnés le long d'un gradient environnemental dans des parcelles avec des degrés variables de biodiversité et ils seront génotypés par des marqueurs SNPs. Les loci candidats pour l'adaptation locale seront détectés par des méthodes de scan génomique. Enfin, ces SNPs candidats seront utilisés pour tester l’intensité de la sélection multigénique en réponse à des facteurs environnementaux qui sont connus pour jouer un rôle critique sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers lors de changement climatique, que ce soit des facteurs abiotiques (ex : sécheresse) ou biotiques (ex : richesse en espèces). Nous allons évaluer la diversité génétique au sein des différents points d'échantillonnage présentant des assemblages variables d'espèces. Nous nous placerons sur un gradient latitudinal dans les Alpes en bénéficiant du dispositif du projet ANR BioProFor (ANR 11 PDOC 030-01, voir Figure 1). Ce projet est fondé sur un dispositif semi-expérimentale de 6 sites (de la Provence aux Bauges) avec 10 à 15 parcelles forestières (environ 500 m2) par site, chacune des parcelles contenant 1, 2 ou 3 espèces (pour une moyenne de 30 arbres par placette). Dans chaque site, les parcelles sont réparties le long d'un gradient d'élévation (avec 2 ou 3 élévations par site). Dans ce projet, nous nous focaliserons sur quatre de ces sites alpins (Bauges, Chartreuse, Vercors, et le Mont Ventoux). Pour chaque parcelle, nous prélèverons des échantillons de feuilles de tous les arbres trouvés dans la parcelle, soit dans un cercle de rayon de dix mètres. Nous estimons que 1200 individus (toutes espèces confondues) seront échantillonnés.

séquençage haut-débit (ddRADseq), scan génomique (GWAS, Fst, ACP), analyses multivariées (RDA, CAP)
1) Nous allons mesurer la diversité génétique au sein et entre les sites échantillonnés pour chaque espèce en utilisant le ddRADseq. À partir des fragments, nous allons rechercher des SNPs après nettoyage des données.
2) Nous allons compiler les caractéristiques physiologiques et morphométriques (hauteur maximale, le diamètre du tronc, etc). Les mesures de richesse spécifique sont disponibles grâce à l'échantillonnage exhaustif des espèces de BioProFor, permettant de prendre en compte la composition de la communauté. Des mesures abiotiques décrivant les conditions du site sont déjà disponibles: température, hygrométrie, élévation.
3) Grâce à notre jeu de données SNP, nous allons d'abord examiner comment la variabilité génétique est géographiquement distribuée (analyse Fst, ACP). Ce résultat préliminaire est nécessaire pour définir hypothèse nulle appropriée pour tester efficacement la sélection dans l'analyse subséquente.
4) Des études d'association seront menées pour relier les fréquences alléliques d'une espèce focale à ses traits phénotypiques (la densité du bois, le taux de croissance), à son environnement biotique (quantifié par exemple par l'indice de Shannon) et à des variables écologiques (l'élévation, la température), en tenant compte de la structure génétique des populations précédemment déduite des marqueurs neutres. Des scans génomiques à Fst et/ou ACP seront également effectués. Ces analyses révéleront des SNP candidats au sein (ou en liaison avec) des gènes potentiellement impliqués dans les processus d'adaptation locale. Par des méthodes d'analyse multivariée (Analyse de redondance RDA, analyse canonique des coordonnées principales CAP) sur les SNPs candidats, nous allons tester l'adaptation multigénique aux conditions locales critiques de l'environnement qui sont connus pour être influencées par le changement climatique (l'aridité, la richesse en espèces).

Résultats

En cours

Perspectives

En cours

Productions scientifiques et brevets

En cours

Partenaires

CEFE CNRS UMR 5175 Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive

LECA - UJF Laboratoire d'Écologie Alpine; Universite´ J. Fourier

Aide de l'ANR 270 506 euros
Début et durée du projet scientifique octobre 2015 - 36 mois

Résumé de soumission

Les forêts alpines et méditerranéennes sont parmi les écosystèmes les plus sensibles au changement climatique. Ces dernières années, des progrès significatifs ont été réalisés dans la prédiction de leur réponse future par le développement de modèles statistiques corrélatifs et de modèles fonctionnels intégrant des traits d’histoire de vie. Cependant, ces approches ne prennent pas en compte le potentiel évolutif des espèces. Notre projet a pour ambition de combler cette lacune en évaluant in situ le potentiel adaptatif - généralement mesuré par des expériences de jardin commun - de quatre des espèces d'arbres alpins les plus représentatifs. Pour décrire la réponse potentielle de ces espèces clés à la pression sélective induite par le changement climatique, les individus seront échantillonnés le long d'un gradient environnemental dans des parcelles avec des degrés variables de biodiversité et ils seront génotypés par des marqueurs SNPs. Les loci candidats pour l'adaptation locale seront détectés par des méthodes de scan génomique. Enfin, ces SNPs candidats seront utilisés pour tester l’intensité de la sélection multigénique en réponse à des facteurs environnementaux qui sont connus pour jouer un rôle critique sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers lors de changement climatique, que ce soit des facteurs abiotiques (ex : sécheresse) ou biotiques (ex : richesse en espèces).

 

Programme ANR : Comprendre et prévoir les évolutions de notre environnement (DS0101) 2015

Référence projet : ANR-15-CE02-0004

Coordinateur du projet :
Monsieur Stéphane Lobreaux (Laboratoire d'Écologie Alpine; Universite´ J. Fourier)

Site internet du projet : http://www.appats.eu

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.