Photosynthesis and Leaf Structure in Domesticated Cassava (Euphorbiaceae) and a Close Wild Relative: Have Leaf Photosynthetic Parameters Evolved Under Domestication?

Broad patterns across wild plant species show that leaf composition and morphology vary predictably among habitats, richer habitats favoring resource-acquisition strategies and poorer habitats favoring resource-conservation strategies. Domestication is often accompanied by a shift to richer habitats, and might thus be expected to lead to a shift in leaf composition and morphology and hence in photosynthetic parameters. We compared leaf photosynthetic parameters in domesticated cassava (Manihot esculenta) and a close wild relative, using greenhouse-grown plants. In domesticated cassava, CO2 exchange rate expressed per unit mass and specific leaf area (SLA, m2/kg dry mass) were greater than in the wild relative, whereas leaf dry matter content (LDMC, dry mass/fresh mass) was lower in the domesticate. These results suggest that SLA and net photosynthetic rates may both have increased in the evolution of cassava under domestication, enabling more rapid growth in relatively resource-rich and protected agricultural habitats. Previous comparisons of photosynthetic rates in domesticated plants and wild relatives have usually considered only leaf area-based measures. Here, we discuss the interest of using mass-based rates to study the evolution of ecological strategies under domestication. RESUME Il est commun chez les plantes sauvages d'observer que la composition et la morphologie des feuilles varient de facon predictible entre differents environnements, les habitats riches favorisent l'adoption d'une strategie d'acquisition de ressources alors que les habitats pauvres favorisent une strategie de conservation des ressources. La domestication s'accompagne souvent par une transition vers un habitat plus riche, et devrait donc entrainer des changements dans la composition et la morphologie des feuilles, et donc dans les parametres photosynthetiques. Nous avons compare la composition des feuilles et un ensemble de traits photosynthetiques entre le manioc domestique (Manihot esculenta) et un proche parent sauvage, en utilisant des plantes cultivees en serre. Pour le manioc domestique, le taux d’echange de CO2 exprime par unite de masse et la surface specifique foliaire (SLA) etaient plus eleves que chez son apparente sauvage, alors que la teneur en matiere seche des feuilles (LDMC) etait inferieure chez le domestique. Ces resultats chez le manioc suggerent que le SLA et le taux net de photosynthese pourraient bien avoir augmente lors de l’evolution des plantes sous pression de domestication, permettant une croissance plus rapide dans l'habitat agricole plus riche en ressources et protege. Les comparaisons precedentes entre taux de photosynthese des especes domestiquees et de leurs apparentes sauvages ont generalement consideres des mesures basees sur unites d'aire. Ici, nous discutons de l'interet d'utiliser des mesures basees sur unites de masse pour etudier l’evolution de la strategie ecologique sous pression de domestication.