Impact of climate change on aphid communities : physiological and molecular responses to temperature
Impact du changement climatique sur les communautés de pucerons : réponses physiologiques et moléculaires à la température
Résumé
Climate change leads to more frequent temperature extremes, triggering consequences from individual physiology to ecosystem functions. Previous studies have found that extreme temperature events shift the dominance hierarchy of three co-existing cereal aphid species (Rhopalosiphum padi, Sitobion avenae, Metopolophium dirhodum). We hypothesize that this phenomenon is closely linked to their different basal thermal tolerance, driven by distinct physiological tolerance to thermal stress. The accumulation of cytoprotectants and the expression of heat shock protein genes (hsps) are the most critical biochemical and molecular mechanisms for increasing physiological tolerance to thermal stress, respectively. In this thesis, we found that 1) the three aphid species showed significant interspecific variations in heat and cold tolerance, which may lead to different thermal injuries in the field. 2) the heat-tolerant species had more heat-inducible hsps and higher expression levles of hsps during stress than the other species. The cold-tolerant species had more cold-inducible hsps. 3) the heat-tolerant species showed incredibly higher levels of polyols compared to other species when exposed to heat for the same duration. 4) the cold tolerant species displayed increased levels of cryoprotectants after recovering from cold stress.
Le changement climatique engendre une augmentation de la fréquence des phénomènes de température extrême, ce qui a des conséquences sur la physiologie des individus et les fonctions des écosystèmes. Des études antérieures ont montré que les phénomènes de température extrême modifient la hiérarchie de dominance de trois espèces de pucerons des céréales coexistantes (Rhopalosiphum padi, Sitobion avenae, Metopolophium dirhodum). Nous émettons l'hypothèse que ce phénomène est étroitement lié à leur tolérance thermique basale différente, résultant de tolérances physiologiques distinctes au stress thermique. L'accumulation de cytoprotecteurs et l'expression de gènes de protéines de choc thermique (hsps) sont les mécanismes biochimiques et moléculaires les plus importants pour accroître la tolérance physiologique au stress thermique, respectivement. Dans cette thèse, nous avons constaté que: 1) les trois espèces de pucerons ont montré des variations interspécifiques significatives en termes de tolérance à la chaleur et au froid, ce qui pourrait entraîner des lésions thermiques différentes sur le terrain. 2) les espèces tolérantes à la chaleur avaient plus d'hsps inductibles par la chaleur et des niveaux d'expression plus élevés d'hsps pendant le stress que les autres espèces. Les espèces tolérantes au froid avaient plus de gènes inductibles par le froid. 3) les espèces tolérantes à la chaleur ont montré des niveaux incroyablement plus élevés de polyols par rapport aux autres espèces lorsqu'elles étaient exposées à la chaleur pendant la même durée. 4) les espèces tolérantes au froid ont affiché des niveaux accrus de cryoprotecteurs après avoir récupéré du stress causé par le froid.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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