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Into the range: a latitudinal gradient or a center-margins differentiation of ecological strategies in Arabidopsis thaliana ?

Authors :
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)
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European Project: 639706,H2020,ERC-2014-STG,CONSTRAINTS(2015)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
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Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS)
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European Research Council (ERC) Starting Grant Project 'Ecophysiological and biophysical constraints on domestication in crop plants' (Grant ERC-StG-2014- 639706-CONSTRAINTS).
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Source :
Annals of Botany, Ann Bot, Annals of Botany, Oxford University Press (OUP), 2022, 129 (3), pp.343-355. ⟨10.1101/2021.10.15.461205⟩, Annals of Botany, 2022, 129 (3), pp.343-356. ⟨10.1093/aob/mcab149⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

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.

Details

Language :
English
ISSN :
03057364 and 10958290
Database :
OpenAIRE
Journal :
Annals of Botany, Ann Bot, Annals of Botany, Oxford University Press (OUP), 2022, 129 (3), pp.343-355. ⟨10.1101/2021.10.15.461205⟩, Annals of Botany, 2022, 129 (3), pp.343-356. ⟨10.1093/aob/mcab149⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2f52b6aa96560ca8b7ce9396c269138e