La technique de restauration du « gravier vert » est encore en phase pilote, avec des données limitées sur la survie des semis pour les autres espèces28, et aucune donnée publiée pour Macrocystis pyrifera. À l’aide de la collecte sur le terrain et de l’entretien en laboratoire décrits dans ce protocole, nous avons testé l’importance des conditions d’élevage spécifiques au site pour deux populations distinctes de varech donneur avant un déploiement hypothétique de « gravier vert » (figure 5). Des tissus de varech reproducteurs ont été prélevés en Californie (États-Unis) dans des populations plus froides de K1 (Santa Cruz 36,60167°N, 121,88508°W) et plus chaudes de K4 (San Diego, 32,85036°N, -117,27600°W) et élevés à deux températures : (1) 12 °C (la température d’élevage standard pour l’aquaculture d’algues et la température moyenne de K1 en hiver), et (2) 20 °C (la température moyenne de K4 en été, et une vague de chaleur de 4 °C pour K1). Toutes les lames de verre utilisées pour surveiller le développement du varech au stade de vie ont été marquées avec une grille normalisée, et des images à haute résolution ont été capturées en utilisant cette grille comme référence pour permettre l’observation de champs fixes dans le temps à l’aide d’un microscope inversé et d’une caméra (N = 5 images par échantillon, 2,479 mm x 1,859 mm).
Après 24 jours après la sporulation, les gamétophytes ont été comptés à partir d’images microscopiques (N = 300 images provenant de 60 échantillons). Pour tester les différences dans le nombre de gamétophytes, des modèles linéaires généralisés à effets mixtes ont été utilisés avec la distribution de Poisson en utilisant la fonction glmmTMB() dans le package glmmTMB41, et des comparaisons par paires ont été effectuées avec emtrends() à partir du package emmeans42dans R. Nos résultats montrent que la réponse des gamétophytes à la variabilité thermique était différente entre les populations K1 et K4 (t = 2,7, p = 0,007), où la température n’a pas eu d’effet sur la population K4 plus chaude (estimation = -0,01, erreur type [ET] = 0,01, intervalle de confiance [IC] = [-0,03, 0,01]), mais a eu un effet sur la population K1 plus froide (estimation = -0,06, ET = 0,02, IC = [-0,10, -0,03]) (Figure 6A), suggérant une possible divergence adaptative dans les traits de tolérance thermique. Les gamétophytes de varech sont souvent décrits comme un stadede résistance 43, ce qui signifie qu’ils produisent un phénotype polyvalent tolérant au stress et relativement insensible à la variabilité environnementale. Cependant, ces résultats indiquent que la variabilité thermique impose une pression importante à ce stade précoce.
Après 32 jours après la sporulation, des sporophytes visibles d’une longueur supérieure à environ 1 mm ont été dénombrés sur l’ensemble de chaque lame de verre de 2,5 cm sur 7,5 cm (N = 72 échantillons au total). Pour tester les différences dans le nombre de sporophytes visibles, des modèles linéaires généralisés à effets mixtes ont été utilisés avec la distribution de Poisson en utilisant la fonction glmmTMB() dans le package glmmTMB et des comparaisons par paires ont été effectuées avec emtrends() à partir des emmoyens du package dans R. Nos résultats illustrent que la réponse des sporophytes à la variabilité thermique est similaire entre les populations différenciées K1 et K4 (z = 0,92, p = 0,36), où la température a eu un effet sur la population K4 plus chaude (estimation = -0,66, ET = 0,04, IC = [-0,74, - 0,57]), ainsi que sur la population K1 plus froide (estimation = -0,85, ET = 0,13, IC = [-1,10, -0,60]) (Figure 6B). Les échantillons élevés à 20 °C ont produit peu de sporophytes visibles (écart-type moyen ± = 0,4 ± 0,2) par rapport à ceux élevés à 12 °C (écart-type moyen ± = 82,4 ± 9,8). Ce résultat suggère que la production de sporophytes est plus sensible à la température que le stade gamétophyte, et que les températures de culture spécifiques au site ne doivent pas dépasser 15 °C pour atteindre le développement des sporophytes comme indiqué dans le protocole.

Figure 1 : Schéma d’un système d’incubateur de « gravier vert ». (A) Source de lumière rouge pour les cultures de gamétophytes en charge végétative. (B) Port d’accès pour les fils électriques et les tubes, menant à une prise externe. (C) Structure pour bloquer la lumière à spectre complet hors de la section rouge. (D) Une section de culture de « gravier vert ». (E) les sources lumineuses à spectre complet. (F) Conduites de tubes raccordées à une source d’air filtré externe. (G) Clapets anti-retour pour réduire la contamination en suspension dans l’air. (H) Contenants de culture individuels qui minimisent la contamination. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Schéma d’un système de bain-marie en « gravier vert ». (A) Refroidisseur avec pompe immergée (en I). (B) Baignoire de 20 gallons pour bain-marie. (C) Vidange pour faire recirculer le bain-marie. (D) Vanne pour la recirculation du bain-marie. (E) Source lumineuse. (F) Récipient de 2,5 L en « gravier vert » avec couvercle transparent et ouverture d’aération. (G) Source d’aération. (H) Tuyaux qui recyclent l’eau à l’aide de pompes immergées. (I) Récepteur du bain-marie de/vers le refroidisseur de/vers les baignoires avec pompes submersibles. (J) Couvercle en acrylique pour minimiser l’évaporation du bain-marie. (K) Abat-jour en maille pour ajuster l’intensité lumineuse. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Développement de Macrocystis pyrifera. Stades du cycle de vie développemental de Macrocystis pyrifera à partir d’essais de croissance en laboratoire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : 'Gravier vert' ensemencé de Macrocystis pyrifera. ' Le gravier vert ensemencé avec Macrocystis pyrifera est cultivé en laboratoire jusqu’à ce que les sporophytes atteignent 1 à 2 cm. Le gravier vert est ensuite déployé et continue de croître dans le champ. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Séries chronologiques expérimentales. Exemples d’images d’une série chronologique suivant la croissance et le développement expérimentaux de gamétophytes et de sporophytes de Macrocystis pyrifera provenant de deux populations collectées en Californie (États-Unis) et cultivées à deux températures différentes. K1 = Santa Cruz, K4 = San Diego. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Résultats représentatifs. Stades de vie de Macrocystis pyrifera observés pour les populations d’origine K1, Santa Cruz, San Diego, K4, Santa Cruz, cultivées dans des conditions thermiques constantes de 12 et 20 °C. Barres d’erreur, moyenne ± 1 ET. L’astérisque (*) indique des différences statistiquement significatives (p < 0,05). (A) Gamétophytes au jour 24 (N = 300 images totales provenant de 60 échantillons). (B) Sporophytes visibles au jour 32 (N = 72 échantillons, dans une zone normalisée de 2,5 cm sur 7,5 cm). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
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