Les plantes « extrêmes » poussent plus vite sous stress

Schrenkiella parvulais est une plante qui peut pousser, voire prospérer, dans des conditions extrêmement salées. Les chercheurs du laboratoire de Dinneny étudient cette plante pour comprendre cette adaptation spéciale et comment elle pourrait modifier d’autres plantes pour résister à des environnements stressants similaires. Crédit : José Dinneny

Face à des conditions trop sèches, salées ou froides, la plupart des plantes essaient de conserver les ressources. Ils expulsent moins de feuilles et de racines et referment les pores pour retenir l’eau. Si les circonstances ne s’améliorent pas, ils finissent par mourir.

Mais certaines plantes, connues sous le nom d’extrêmophytes, ont évolué pour supporter des environnements difficiles. Schrenkiella parvula, membre ramifié et ramifié de la famille de la moutarde, survit non seulement dans des conditions qui tueraient la plupart des plantes, mais y prospère également. Il pousse le long des rives du lac Tuz en Turquie, où les concentrations de sel dans l’eau peuvent être six fois plus élevées que dans l’océan. Dans un article récent publié dans plantes naturellesDes chercheurs de l’Université de Stanford ont découvert que Schrenkiella parvula se développe plus rapidement dans ces conditions stressantes.

“La plupart des plantes produisent une hormone de stress qui agit comme un signal d’arrêt de la croissance”, a déclaré José Dinneny, professeur agrégé de biologie à Stanford, auteur principal de l’article. “Mais chez cet extremaphyte, c’est un feu vert. La plante accélère sa croissance en réponse à cette hormone du stress.”

Dinneny et ses collègues étudient Schrenkiella parvula pour mieux comprendre comment certaines plantes font face à des conditions difficiles. Leurs découvertes pourraient aider les scientifiques à concevoir des cultures capables de pousser dans des sols de moindre qualité et de s’adapter aux contraintes du changement climatique.

“Avec le changement climatique, nous ne pouvons pas nous attendre à ce que l’environnement reste le même”, a déclaré Ying Sun, chercheuse postdoctorale au Salk Institute, qui a obtenu son doctorat à Stanford et est l’auteur principal de l’article. “Nos cultures devront s’adapter à ces conditions en évolution rapide. Si nous pouvons comprendre les mécanismes que les plantes utilisent pour tolérer le stress, nous pouvons les aider à le faire mieux et plus rapidement.”

une réponse inattendue

Schrenkiella parvula fait partie de la famille des Brassicaceae, qui contient du chou, du brocoli, des navets et d’autres cultures vivrières importantes. Dans les régions où le changement climatique devrait augmenter la durée et l’intensité des sécheresses, il serait utile que ces cultures puissent résister ou même prospérer pendant ces périodes de sécheresse.

Lorsque les plantes sont dans des conditions sèches, salées ou froides, qui créent un stress lié à l’eau, elles produisent une hormone appelée acide abscissique, ou ABA. Cette hormone active des gènes spécifiques, indiquant essentiellement à la plante comment réagir. Les chercheurs ont examiné comment diverses plantes de la famille des Brassicaceae, dont Schrenkiella parvula, répondaient à l’ABA. Alors que la croissance des autres plantes ralentissait ou s’arrêtait, les racines de Schrenkiella parvula poussaient beaucoup plus vite.

Schrenkiella parvula est étroitement liée aux autres plantes de l’étude et a une taille de génome très similaire, mais l’ABA active différentes sections de son code génétique pour créer un comportement complètement différent.

Les plantes « extrêmes » poussent plus vite sous stress

Image d’une racine de S. parvula prise au microscope confocal. 1 crédit

“Ce recâblage de ce réseau explique, au moins en partie, pourquoi nous obtenons ces différentes réponses de croissance chez les espèces tolérantes au stress”, a déclaré Dinneny.

Ingénierie des cultures du futur

Comprendre cette réponse au stress et comment la concevoir chez d’autres espèces pourrait aider plus que les cultures vivrières, a déclaré Dinneny. Schrenkiella parvula est également liée à plusieurs espèces d’oléagineux qui ont le potentiel d’être conçues et utilisées comme sources durables de carburéacteur ou d’autres biocarburants. Si ces plantes pouvaient être adaptées pour pousser dans des conditions environnementales plus difficiles, plus de terres seraient disponibles pour les cultiver.

“Vous voulez faire pousser des cultures bioénergétiques sur des terres qui ne conviennent pas à la culture d’aliments, par exemple, un champ agricole qui a dégradé le sol ou a accumulé de la salinité en raison d’une irrigation inadéquate”, a déclaré Dinneny. “Ces zones ne sont pas des biens immobiliers agricoles de premier ordre, mais des terres qui seraient autrement abandonnées.”

Dinneny et ses collègues continuent d’étudier le réseau de réponses qui pourraient aider les plantes à survivre dans des conditions extrêmes. Maintenant qu’ils ont une idée de la façon dont Schrenkiella parvula maintient sa croissance face à la rareté de l’eau et à la salinité élevée, ils vont essayer de concevoir des plantes apparentées qui peuvent faire de même en ajustant les gènes activés par l’ABA.

“Nous essayons de comprendre quel est le secret de ces espèces végétales, ce qui leur permet de pousser dans ces environnements uniques et comment nous pouvons utiliser ces connaissances pour créer des traits spécifiques dans nos cultures”, a déclaré Dinneny.


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Plus d’informations:
José Dinneny, La divergence dans le réseau de régulation des gènes ABA sous-tend le contrôle différentiel de la croissance, plantes naturelles (2022). DOI : 10.1038/s41477-022-01139-5. www.nature.com/articles/s41477-022-01139-5

Fourni par l’Université de Stanford

Citation: ‘Extreme’ Plants Grow Faster Under Stress (2 mai 2022) récupéré le 2 mai 2022 sur https://phys.org/news/2022-05-extreme-faster-stress.html

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