Le rôle du nectar et des nectaires dans l’amélioration de l’activité de butinage
La vie sur Terre dépend des pollinisateurs. Depuis des millions d’années, les pollinisateurs co-évoluent avec les plantes à fleurs, assurant leur reproduction tout en préservant la biodiversité et les écosystèmes. Sans pollinisateurs, certaines des principales cultures vivrières, les rosacées fruitières et des produits tels que, par exemple, le café, le chocolat ou la vanille, n’existeraient pas.
Afin d’externaliser les services de pollinisation, les plantes utilisent le nectar comme récompense pour les pollinisateurs. Il est produit par des glandes spécialisées, les nectaires, qui jouent un rôle central dans la maximisation de la production de graines. Le déclin des pollinisateurs étant devenu une menace majeure pour l’agriculture et la demande alimentaire augmentant à l’échelle mondiale, l’étude de la glande nectarifère est de la plus haute importance. Néanmoins, malgré leur importance, les mécanismes moléculaires sous-jacents au développement des nectaires restent peu étudiés.
Pollen et nectar : principales récompenses pour les pollinisateurs
Pour les pollinisateurs, le nectar et le pollen sont les principales récompenses : le pollen est leur seule source de protéines, de lipides et de vitamines, tandis que le nectar constitue une solution riche en glucides qu’ils utilisent pour alimenter leurs fonctions somatiques. Étant donné que les abeilles préfèrent les fleurs offrant de plus grandes récompenses, l’étude des caractéristiques liées au nectar, notamment le développement des nectaires et la sécrétion de nectar, sera essentielle pour développer des cultivars « favorables aux pollinisateurs » qui, non seulement augmentent le rendement et sa stabilité, mais contribuent également à la récompense et à la préservation des abeilles.
L’objet de ma thèse visait à améliorer la compréhension actuelle du développement des nectaires et de la sécrétion du nectar en relation avec le butinage des pollinisateurs, des caractères clés qui ont un impact sur le rendement en fruits et la disponibilité de la nourriture pour les abeilles.
Étude de la morphologie des fleurs en 3D grâce à la microtomographie
L’une des tâches principales de ma thèse était la caractérisation phénotypique des accessions de melon (Cucumis melo L.), qui diffèrent par le développement des nectaires ou la sécrétion du nectar, et leurs effets sur le butinage. Les différentes espèces de melon font l’objet de cultures d’importance économique dans le monde dont la production dépend entièrement des pollinisateurs et constituent donc un modèle précieux pour l’étude des fonctions écologiques des cultures.
Pour étudier la morphologie florale et les abeilles mellifères, nous avons mis en œuvre une technique de tomographie : la microcomputed tomography (micro-CT). La tomographie est une technique d’imagerie utilisée pour obtenir des détails internes d’objets en trois dimensions (3D) de manière non destructive. Nous avons généré des modèles de fleurs en 3D de haute qualité et les avons comparés à des mesures géométriques. La micro-CT a permis l’obtention, de façon relativement facile et rapide, de données volumétriques 3D des organes de la fleur et du corps des abeilles ainsi qu’une modélisation 3D du niveau de nectar à l’intérieur de la fleur et de son accessibilité par les abeilles. Par conséquent, cette méthode peut être utilisée pour évaluer l’accessibilité des fleurs pour les pollinisateurs en haute résolution et effectuer facilement une analyse comparative des génotypes pour identifier les caractéristiques liées à la pollinisation.
Le principal avantage de cette méthode est le temps d’acquisition réduit pour obtenir des données 3D à haute résolution, ce qui permet une précision supérieure par rapport aux images 2D dans le phénotypage de la morphologie florale. Nous pensons que l’application de la technique de micro-CT a un grand potentiel pour améliorer les études interdisciplinaires des interactions plantes-pollinisateurs.
Pour étudier la diversité naturelle des caractères liés à la production du nectar et au butinage, nous avons d’abord effectué une analyse comparative approfondie de ces caractères dans une collection de melons. Dans un deuxième temps, nous avons évalué la variabilité phénotypique d’une courte liste de caractères liés à la production du nectar.
Le premier objectif consistait à relier le modèle génétique contrôlant la production du nectar à l’activité de butinage. À plus long terme, l’objectif du projet est de mieux comprendre les gènes maîtres contrôlant la glande nectaire et la sécrétion en relation avec l’attractivité des pollinisateurs, en corrélation avec l’identification de traits phénotypiques qui pourraient être des cibles pour la sélection variétale.
Bibliographie indicative
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j.molp.2024.06.011