Ecotype differentiation and coexistence of two parapatric tetraploid subspecies of cocksfoot (Dactylis glomerta) in the Alps

Two tetraploid subspecies of Dactylis glomerata L. ssp reichenbachii (Hausm.) Stebbins et Zohary and ssp glomerat occur in the French Alpes. The former is confined in dolomitic, south-facing alpine lawns above 2000 m, whereas the latter occurs in non dolomitic habitats in subalpine meadows mainly below 1900 m. Previous studies of allozyme variation have shown that genetic introgression between the two subspecies occurs over large areas. By contrast, morphologically intermediate individuals only occur in an extremely narrow area , suggesting that the morphological and physiological differences between the two subsepecies is of an adaptative significance. A reciprocal clone transplant experiment was set up to examine (1) any genetic differences between subspecies indicative of ecotypic differentiation in relation to habitat characteristics and (2) the level of phenotypic plasticity in the two subspecies. Genetic variation was confirmed by a statistical significant taxon X site interaction effect in ANOVA for all traits studied. Glomerata populations produced more tillers, longer leaves and higher culms in all sites, especially in their home environment. Reichenbachii populations produced more seeds than the glomerata populations in the original reichenbachii environment, suggesting ecotypic differentiation between the two subspecies. This also explains why the glomerata susbpecies is unable to colonize dolomitic habitas occupied by the reichenbachii subspecies. Reichenbachii showed less plasticity than the glomerata populations for leaf length and floriferous tiller number, a result which is discussed in the context of the response of plants from productive and non-productive habitats to environmental variation. / Deux sous-espèces tétraploides du Dactylis glomerata L (ssp reichenbachiii (Hausm. ) Stebbins et Zohari , ssp glomerata) sont présentes dans les Alpes françaises. La première est confinée dans les pelouses subalpines d'exposition sud sur dolomie au dessus de 2000 m., la seconde se tient dans des habitats des substrats non dolomitiques principalement en dessous de 1900 m. Des études précédentes sur les variations allozymiques montrent que des introgressions génétiques entre les deux sous-espèces se produisent sur de vastes territoires. Par ailleurs, l'existence d'individus de morphologie intermédiaires qui apparaissent uniquement sur des bandes très étroites, suggère que les différences morphologiques et physiologiques entre les deux sous-espèces ont une signification adaptative . Des transplantations réciproques ont été mises en place pour étudier (1) l'existence de différences génotypiques en relation avec les caractéristiques des habitats (2) le niveau de plasticité phénotypique entre les deux sous-espèces. La différenciation génétique est confirmée par un effet interactif siteX taxon significatif pour tous les traits étudiés. Les glomerata produisent plus de talles , des feuilles plus longues et des tiges plus longues sur tous les sites, particulièrement dans son environnement d'origine. Par ailleurs, le fait que dans leur environnement d'origine, les population sde reichenbachii produisent plus de graines que les glomerata suggère une différenciation écotypique entre les deux sous-espèces. Ces résultas pourraient expliquer aussi pourquoi les glomerata sont inaptes à coloniser les habitats dolomitiques. Les reichenbachii montrèrent en effet une moindre plasticité phénotypique pour la longueur des feuilles et le nombre de talles. Ces caractéristiques rendent compte des réponses différenciées aux variations environnementales des plants issus de productif versus non productifs habitats.