Une famille de protéines «promiscuous» présentes dans toutes les plantes terrestres est responsable de nombreuses fonctions végétales différentes, bien qu’elles soient restées relativement inchangées pendant plus de 450 millions d’années.
De nouvelles découvertes, publiées dans Plantes naturelles et Nouveau Phytologue révèlent de nouvelles connaissances sur la façon dont les protéines DELLA régulent la croissance d’une plante, le moment de la germination et la façon dont les plantes font face à des menaces telles que la sécheresse et les maladies. La clé n’est pas dans la capacité des protéines DELLA à muter au fil du temps, mais plutôt dans leur capacité à interagir avec des dizaines de facteurs de transcription différents, les protéines responsables du décodage de l’ADN.
Comprendre les mécanismes qui sous-tendent les fonctions des protéines DELLA peut aider les agronomes à concevoir de nouvelles protéines végétales pour produire des cultures avec une meilleure résilience et des rendements plus élevés, similaires aux technologies de sélection sélective qui ont lancé la révolution verte dans les années 1960. De nombreuses souches d’élevage originales de Green Revolution possédaient elles-mêmes des protéines DELLA avec une fonction altérée.
Les études ont été menées par des scientifiques de l’Institut de biologie moléculaire et cellulaire des plantes (IBMCP), en Espagne, et de la School of Biosciences de l’Université de Birmingham, au Royaume-Uni. Le Dr Juliet Coates, de l’Université de Birmingham, a déclaré: « En comprenant comment l’activité de ces protéines a changé au fil du temps, nous pouvons mieux comprendre comment il pourrait être possible de modifier et de concevoir des plantes mieux adaptées à notre environnement changeant. »
Pour découvrir comment les protéines DELLA ont changé au cours des 450 millions d’années depuis l’apparition des plantes sur terre, les chercheurs ont étudié les mousses et les hépatiques, qui sont les plantes susceptibles de ressembler le plus à ces premières espèces pionnières.
Les scientifiques savent déjà que les protéines DELLA des plantes à fleurs modernes sont régulées par une hormone végétale appelée gibbérelline, qui modifie les niveaux de DELLA en réponse aux conditions environnementales.
Dans les nouvelles études, ils ont pu montrer que, plutôt que d’avoir uniquement des interactions simples, la gamme des protéines DELLA était tout aussi compliquée dans les premières plantes, mais également différente des interactions étudiées en détail dans les cultures modernes telles que le blé ou le riz. De plus, ces interactions étaient disponibles, que l’hormone gibbérelline soit présente ou non. Ils ont également pu identifier un ensemble central d’interactions, liées à la défense et aux réponses à de faibles niveaux d’oxygène, qui étaient communes à toutes les protéines DELLA.
Le co-auteur, le Dr Miguel Ángel Blázquez, de l’IBMCP, a déclaré : « Un domaine de travail très important dans la biotechnologie de la gibbérelline consiste à essayer d’obtenir des variétés ou des composés chimiques qui nous permettent d’atteindre les objectifs souhaités sans les effets secondaires. Comprendre comment DELLA les protéines ont évolué dans la nature au cours de millions d’années nous aide à concevoir de nouvelles stratégies pour générer de nouvelles variantes DELLA avec les fonctions souhaitées. »
Plus d’information:
Asier Briones-Moreno et al, les fonctions DELLA ont évolué par recâblage des réseaux transcriptionnels associés, Plantes naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41477-023-01372-6
Alexandros Phokas et al, les protéines DELLA régulent la germination des spores et le développement reproducteur chez Physcomitrium patens, Nouveau Phytologue (2023). DOI : 10.1111/nph.18756