1. Into the range: a latitudinal gradient or a center-margins differentiation of ecological strategies in Arabidopsis thaliana ?
- Author
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Denis Vile, François Vasseur, Justine Bresson, Aurélien Estarague, Stéphane Herbette, Cyrille Violle, Moises Exposito-Alonso, Denis Cornet, Grégory Beurier, Lauriane Rouan, Cristina C. Bastias, Kevin Sartori, Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Stanford University, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Clermont Auvergne (UCA), Écophysiologie des Plantes sous Stress environnementaux (LEPSE), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, European Project: 639706,H2020,ERC-2014-STG,CONSTRAINTS(2015), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Carnegie Institution for Science, European Research Council (ERC) Starting Grant Project 'Ecophysiological and biophysical constraints on domestication in crop plants' (Grant ERC-StG-2014- 639706-CONSTRAINTS)., Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), and Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
- Subjects
0106 biological sciences ,plant trait-based ecology ,Range (biology) ,Nitrogen ,Acclimatization ,Species distribution ,Population ,Arabidopsis ,Plant Science ,fuctionnal trait ,Biology ,010603 evolutionary biology ,01 natural sciences ,Intraspecific competition ,03 medical and health sciences ,water stress ,CSR strategies ,interspecific variation ,education ,Macroecology ,030304 developmental biology ,0303 health sciences ,Phenotypic plasticity ,education.field_of_study ,Ecology ,Phenotypic trait ,Original Articles ,15. Life on land ,[SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics ,Adaptation, Physiological ,Phenotype ,phenotopic plasticity ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,Adaptation ,performance ,stress resistance-fecondity trade -off ,010606 plant biology & botany - Abstract
Background and Aims Determining within-species large-scale variation in phenotypic traits is central to elucidate the drivers of species’ ranges. Intraspecific comparisons offer the opportunity to understand how trade-offs and biogeographical history constrain adaptation to contrasted environmental conditions. Here we test whether functional traits, ecological strategies from the CSR scheme and phenotypic plasticity in response to abiotic stress vary along a latitudinal or a center- margins gradient within the native range of Arabidopsis thaliana. Methods We experimentally examined the phenotypic outcomes of plant adaptation at the center and margins of its geographic range using 30 accessions from southern, central and northern Europe. We characterized the variation of traits related to stress tolerance, resource use, colonization ability, CSR strategy scores, survival and fecundity in response to high temperature (34 °C) or frost (- 6 °C), combined with a water deficit treatment. Key Results We found evidence for both a latitudinal and a center-margins differentiation for the traits under scrutiny. Age at maturity, leaf dry matter content, specific leaf area and leaf nitrogen content varied along a latitudinal gradient. Northern accessions presented a greater survival to stress than central and southern accessions. Leaf area, C-scores, R-scores and fruit number followed a center-margins differentiation. Central accessions displayed a higher phenotypic plasticity than northern and southern accessions for most studied traits. Conclusions Traits related to an acquisitive/conservative resource-use trade-off followed a latitudinal gradient. Traits associated with a competition/colonization trade-off differentiated along the historic colonization of the distribution range and then followed a center-margins differentiation. Our findings pinpoint the need to consider the joint effect of evolutionary history and environmental factors when examining phenotypic variation across the distribution range of a species.
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- 2021
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