Les plantes d'orchidées nourrissent leurs semis via un réseau fongique souterrain partagé, selon une étude

L'orchidée tachetée commune (Dactylorhiza fuchsii) se trouve partout au Royaume-Uni. Ces orchidées produisent de minuscules graines qui peuvent être transportées n'importe où par le vent, mais elles apparaissent souvent en touffes avec de petits semis poussant à proximité de plantes matures. Ce phénomène a intrigué les écologistes depuis l'époque de Darwin, la raison exacte restant un mystère.

Une nouvelle étude, menée par des chercheurs de l'Université de Sheffield en collaboration avec l'Université de Manchester, fournit la première preuve que les semis d'orchidées à un stade précoce germent et se développent à proximité des plantes adultes grâce à une sorte d'éducation parentale utilisant des réseaux fongiques souterrains.

Les scientifiques ont étudié l'idée selon laquelle les réseaux fongiques, appelés réseaux mycorhiziens, agissent comme une voie directe permettant aux plantes d'orchidées établies de partager les sucres récemment produits avec les semis en développement.

Le professeur Katie Field, co-auteur de l'étude et professeur des processus plantes-sol à l'école des biosciences de l'université de Sheffield, a déclaré : « Nos résultats soutiennent l'idée selon laquelle certaines orchidées s'engagent dans une forme de « culture parentale » avec leurs semis.

“En fournissant aux jeunes plants des nutriments essentiels via des connexions fongiques partagées, les orchidées mères donnent aux plants un avantage sur les plantes voisines qui sont en compétition pour les mêmes ressources.

“Cette découverte est passionnante car la raison pour laquelle ces orchidées se trouvent souvent en touffes, bien que leurs graines soient dispersées par le vent, reste un casse-tête depuis des centaines d'années.”

L'étude s'est concentrée sur l'orchidée tachetée commune et son partenaire fongique, Ceratobasidium cornigerum. Les chercheurs ont créé un système dans lequel des orchidées vertes matures étaient connectées à des semis en développement sans chlorophylle via un réseau fongique cultivé sur de la gélose.

Les plantes matures ont ensuite été exposées à une forme particulière de dioxyde de carbone qui a pu être détectée dans le système.

Voici comment cela a fonctionné :

• Les plantes d'orchidées vertes ont été reliées aux semis en développement via le réseau fongique.
• Les plantes vertes ont ensuite été exposées à une forme particulière de dioxyde de carbone qui a pu être détectée dans le système.
• Après un certain temps, les chercheurs ont analysé à la fois les semis et le réseau fongique pour voir où aboutissait le carbone marqué.

Les résultats étaient clairs : les plants accumulaient du carbone marqué, indiquant qu’ils étaient soutenus par les plantes adultes. En suivant le mouvement du carbone, l’étude a montré que les orchidées matures partageaient effectivement leurs sucres récemment produits avec les plantules via le réseau fongique.

Sir David Read, professeur émérite de sciences végétales à l'université de Sheffield et auteur principal de l'étude, a déclaré : « Alors que les graines de la plupart des plantes, par exemple les légumineuses (pois, haricots) et les graminées (riz, maïs, blé) sont entièrement Dotées de réserves alimentaires par leurs plantes mères, les graines dites de poussière d'orchidées reçoivent des réserves insuffisantes de la part de leurs parents pour se développer seules.

“Au lieu de cela, elles sont produites par millions par chaque plante d'orchidée mère, à partir de laquelle elles sont dispersées, par le vent, dans l'environnement environnant. Même Charles Darwin était intrigué par cette stratégie, suggérant que même si elle devrait permettre aux graines d'une plante d'orchidée individuelle être si largement répandu qu'en quelques années, il pourrait coloniser le monde entier. Il a observé que leur échec « ne pouvait pas être compris à l'heure actuelle ».

“Ce qui est maintenant révélé, c'est que le développement souterrain de ces graines essentiellement sans réserve peut être soutenu par des sucres produits par photosynthèse qui leur sont transportés à partir de plantes matures poussant au-dessus du sol via un mycélium partagé de champignons symbiotiques.”

Résultats de l'étude, publiés dans Nouveau phytologue, montrent que la quantité de carbone transférée semblait dépendre de l'environnement. Lorsque le champignon avait accès à une source de nourriture plus riche (gélose à l’avoine), moins de carbone était transféré à la plantule. Ceci suggère que la force de la demande des plants peut influencer le flux de nutriments à travers le réseau.

Cette recherche a des implications importantes pour la compréhension de l’écologie des orchidées et des efforts de conservation. En reconnaissant l’importance des connexions fongiques, les scientifiques peuvent développer de meilleures stratégies pour protéger ces plantes uniques et souvent menacées.

Les prochaines étapes consisteront à étudier cette théorie dans l’habitat naturel dans lequel se trouvent les orchidées et à déterminer si cela s’applique à d’autres espèces.