Soutenance de thèse de Elodie QUER

Les greffes racinaires naturelles résultent de la fusion des tissus vasculaires de deux racines provenant d’arbres distincts. Elles permettent la redistribution d’eau, de nutriments et de photosynthétats entre les arbres, affectant leur croissance et leur physiologie. Bien que des greffes aient été observées chez plus de 200 espèces d’arbres, leur processus de formation et leur rôle écologique dans les interactions entre arbres restent mal connus. Dans ce contexte, trois peuplements de sapins baumiers (Abies balsamea (L.) Mill.) en forêt boréale au Québec ont été excavés hydrauliquement afin de déterminer la fréquence des greffes et de caractériser leurs facteurs de formation. Dans un second temps, l’effet d’interaction entre la compétition intraspécifique et les greffes racinaires sur la croissance des sapins a été évalué en utilisant des modèles linéaires de croissance. Enfin, l’hypothèse selon laquelle les arbres pourraient libérer des composés allélopathiques dans le sol pouvant stimuler ou inhiber la formation des greffes a été testée. Pour cela, les profils métabolomiques d’exsudats et de racines fines d’arbres greffés et non-greffés ont été comparés. Nous avons démontré que : i) en moyenne 36 % des arbres étaient greffés au sein des peuplements et que la proximité entre les arbres était le meilleur prédicteur de la formation des greffes ; ii) une fois les arbres greffés, leur croissance était fortement réduite lors de l’augmentation de la compétition intraspécifique ; iii) les stilbènes et flavonoïdes libérés dans le sol par les racines de sapins seraient de potentiels inhibiteurs de la formation des greffes. Les greffes pourraient donc jouer un rôle clé dans la dynamique des peuplements, en rendant les arbres plus sensibles à la compétition intraspécifique et potentiellement en accélérant la phase d’auto-éclaircie. Les profils métabolomiques différents entre les racines et exsudats d’arbres greffés ou non constituent une première preuve d'un déterminisme chimique des greffes.

Natural root grafts (i.e. anastomosis) result from the fusion of the vascular systems of two roots from different trees. They allow trees to reallocate water, nutrients and photosynthates affecting tree growth and physiology. Although, root grafting was reported within more than 200 tree species, little is known about their formation process and ecological role in tree interactions. In this context, three natural balsam firs (Abies balsamea (L.) Mill.) stands of the boreal forest of Quebec (Canada) were hydraulically excavated to assess root grafting frequency and their formation factors. Then, the interaction effect between intraspecific competition and root grafting on balsam fir growth was evaluated by using linear growth models. Finally, the hypothesis that trees could release allelopathic compounds into the soil that could stimulate or inhibit root graft formation was tested. Thus, metabolomic profiles of roots and exudates from grafted and non-grafted trees were compared. We demonstrated that: i) on average, 36% of trees were grafted within the stands and tree proximity was the best predictor of root grafting followed by number of roots per tree; ii) once trees were grafted, their growth was strongly reduced with intraspecific competition; iii) stilbenes and flavonoids released in the soil by balsam fir roots could be putative inhibitors of root grafting. Root grafting could therefore play a key role in stand dynamics by making trees more sensitive to intraspecific competition and potentially accelerating the self-thinning phase. The different metabolomic profiles between roots and exudates of grafted and non-grafted trees provided the first evidence for chemical determinism of root grafting.