Avec des changements climatiques imprévisibles, la capacité des plantes à s’adapter à ces variations demeure cruciale pour leur survie. Une nouvelle étude révèle le rôle essentiel d’une substance produite par certaines plantes pour résister à la sécheresse. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à la conception de cultures plus résistantes à la sécheresse.
Les plantes ont développé diverses méthodes pour survivre aux changements environnementaux. L’une d’elles est la production d’une substance appelée subérine, un polymère hydrofuge que les racines des plantes produisent pour empêcher l’eau de s’évaporer vers les feuilles. Sans subérine, la perte d’eau serait comparable à celle d’un robinet ouvert en continu.
Dans certaines plantes, la subérine est produite par les cellules endodermiques qui tapissent les vaisseaux à l’intérieur des racines. Dans d’autres plantes, comme les tomates, la subérine est produite dans les cellules exodermiques, situées juste sous la peau de la racine.
Une découverte majeure sur le rôle de la subérine exodermale
Le rôle de la subérine exodermale a longtemps été méconnu. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Californie à Davis, publiée dans Nature Plants, révèle que la subérine exodermale remplit la même fonction que la subérine endodermale. Sans elle, les plants de tomates sont moins capables de résister au stress hydrique.
« Cela ajoute la subérine exodermale à notre boîte à outils pour aider les plantes à survivre plus longtemps et à faire face à la sécheresse », a précisé Siobhan Brady, professeur au Département de biologie végétale et au Centre du génome de l’UC Davis, et auteur principal de l’article.
Une approche combinée pour comprendre le rôle de la subérine
Siobhan Brady, Alex Cantó-Pastor et leurs collègues ont commencé par identifier tous les gènes activement utilisés par les cellules exodermiques des racines. Ils ont ensuite réalisé une édition génétique pour créer des souches mutantes de tomates qui ne possédaient pas de versions fonctionnelles de plusieurs gènes qu’ils soupçonnaient d’être impliqués dans la production de subérine. Ils ont découvert sept gènes nécessaires pour le dépôt de subérine.
Les chercheurs ont ensuite testé le rôle de la subérine exodermale dans la tolérance à la sécheresse en exposant certaines des plantes de tomates mutantes à une sécheresse de dix jours. Pour ces expériences, les chercheurs se sont concentrés sur deux gènes : SIASFT, une enzyme impliquée dans la production de subérine et SlMYB92, un facteur de transcription qui contrôle l’expression d’autres gènes impliqués dans la production de subérine.
En synthèse
Les expériences ont confirmé que ces deux gènes sont nécessaires pour la production de subérine et que sans eux, les plants de tomates sont moins capables de faire face au stress hydrique. Les plantes mutantes ont poussé aussi bien que les plantes normales lorsqu’elles étaient bien arrosées, mais sont devenues nettement plus flétries après dix jours sans eau.
« Dans les deux cas où vous avez des mutations dans ces gènes, les plantes sont plus stressées et elles ne sont pas capables de répondre aux conditions de sécheresse », a conclu Siobhan Brady.
Après avoir démontré l’efficacité de la subérine dans un environnement de serre, les chercheurs prévoient maintenant de tester le potentiel de la subérine pour résister à la sécheresse sur le terrain.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la subérine ?
La subérine est un polymère hydrofuge produit par les racines de certaines plantes pour empêcher l’eau de s’évaporer vers les feuilles.
Quel est le rôle de la subérine exodermale ?
La subérine exodermale remplit la même fonction que la subérine endodermale. Sans elle, les plants de tomates sont moins capables de résister au stress hydrique.
Quels gènes sont impliqués dans la production de subérine ?
Les chercheurs ont identifié sept gènes nécessaires pour le dépôt de subérine, dont SIASFT et SlMYB92.
Quels sont les résultats des expériences menées par les chercheurs ?
Les expériences ont confirmé que les gènes SIASFT et SlMYB92 sont nécessaires pour la production de subérine et que sans eux, les plants de tomates sont moins capables de faire face au stress hydrique.
Quelles sont les prochaines étapes de la recherche ?
Les chercheurs prévoient de tester le potentiel de la subérine pour résister à la sécheresse sur le terrain.
Références
Légende illustration principale : Les nouveaux travaux d’Alex Cantó-Pastor (à gauche) et du professeur Siobhan Brady, du département de biologie végétale, montrent comment les plants de tomates se protègent de la sécheresse en imperméabilisant leurs racines. Ces résultats pourraient déboucher sur de nouvelles méthodes de sélection de tomates tolérantes à la sécheresse et d’autres cultures. (Photo de TJ Ushing pour le Collège des sciences biologiques)
Article : « A suberized exodermis is required for tomato drought tolerance. » – DOI: 10.1038/s41477-023-01567-x
