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Shifts in plant functional strategies over the course of wheat domestication

Authors :
Florian Fort
Agathe Roucou
Cyrille Violle
Martin Ecarnot
Pierre Roumet
Denis Vile
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)-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)
Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP)
Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)
Écophysiologie des Plantes sous Stress environnementaux (LEPSE)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-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 de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-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)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
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 la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)
European Project: 639706,H2020,ERC-2014-STG,CONSTRAINTS(2015)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-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)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Source :
Journal of Applied Ecology, Journal of Applied Ecology, Wiley, 2018, 55 (1), pp.25-37. ⟨10.1111/1365-2664.13029⟩, Journal of Applied Ecology, 2018, 55 (1), pp.25-37. ⟨10.1111/1365-2664.13029⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

AGAP : équipe GE2pop; International audience; 1. Human selection, changes in environmental conditions and management practices drove the phenotypic trajectory of crops during domestication. The characterization of the crop domestication syndrome lies mostly on reproductive characters. However, biophysical and ecophysiological constraints during vegetative growth are also at play and can strongly impact crop phenotypes. It has been argued that a broadened examination of crop phenotypes through a functional trait-based lens should improve our understanding of the domestication syndrome. 2. We used a collection of 39 genotypes representative of key steps during tetraploid wheat domestication and grew them in a common garden experiment. We quantified the vegetative phenotype of each genotype through the measurements of 13 functional traits related to root, leaf and whole-plant dimensions. 3. In modern cultivars, compared to ancestral forms, leaf longevity was shorter, while net photosynthetic rate, leaf production rate and nitrogen content were higher. Modern cultivars had a shallower root system and exhibited a larger proportion of fine roots, preferring to invest biomass above-rather than below-ground. We found ancestral forms to be integrated phenotypes characterized by coordination between above-and below-ground functioning. Conversely, in modern forms, human selection appeared to have broken this coordination and to have generated a new type of network of trait covariations. 4. Synthesis and applications. The examination of leaf, root and whole-plant traits of wheat accessions indicated a strong shift in plant functional strategies over the course of domestication. Elite genotypes tended to better optimize resource-use acquisition strategies than ancestral ones. The characterization of the crop phenotype based on vegetative traits thus suggests a much more complete domestication syndrome. Our findings highlight the benefits of using a functional trait-based characterization of crop phenotypes to document the extent of domestication syndrome and to further advance the agroecological management of cereals.

Details

Language :
English
ISSN :
00218901 and 13652664
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Applied Ecology, Journal of Applied Ecology, Wiley, 2018, 55 (1), pp.25-37. ⟨10.1111/1365-2664.13029⟩, Journal of Applied Ecology, 2018, 55 (1), pp.25-37. ⟨10.1111/1365-2664.13029⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e916ce71a970b57bf8604df884260cf5
Full Text :
https://doi.org/10.1111/1365-2664.13029⟩