Le phosphore est un minéral naturel essentiel à la croissance et au développement des plantes, et les réserves de phosphore de qualité agricole de la Terre devraient s’épuiser d’ici 50 à 100 ans. Une nouvelle découverte par des chercheurs de la Michigan State University et de la Carnegie Institution for Science modifie leur compréhension de la toxicité ferreuse chez les plantes causée par de faibles niveaux de phosphore.
« Une fois que l’approvisionnement mondial est épuisé, nous ne pouvons plus produire de phosphore », a déclaré Hatem Rouached, professeur adjoint au Collège d’agriculture et de ressources naturelles de MSU et membre du Plant Resilience Institute. « Idéalement, nous aimerions pouvoir utiliser moins de phosphore dans le sol pour faire pousser des plantes. »
Les plantes absorbent le phosphore du sol. Lorsque le sol ne contient pas suffisamment de phosphore, les plantes absorbent plus de fer du sol, qui devient toxique à des niveaux accrus. Des recherches antérieures ont soutenu l’idée que la toxicité ferreuse provoquait l’arrêt de la croissance des racines d’une plante. Maintenant, pour la première fois, des chercheurs de MSU et de la Carnegie Institution for Science ont trouvé des preuves que les racines des plantes cessent de pousser tôt, sans aucune preuve de fer. Cela change la façon dont les chercheurs envisagent ce problème.
« Si la toxicité ferreuse en est la cause, alors pourquoi la racine cesse-t-elle de croître avant que le fer ne s’accumule dans les racines ? » a déclaré Seung Yon « Sue » Rhee, nouveau directeur de l’Institut de résilience des plantes de MSU au Collège des sciences naturelles et professeur de la Fondation de recherche MSU, actuellement à la Carnegie Institution for Science. « Nous savions qu’il devait y avoir quelque chose d’autre qui se passait. »
En utilisant des modèles informatiques pour construire des réseaux de régulation des gènes, Rouached, Rhee et leur équipe ont isolé un gène spécifique appelé kinase 1 spécifique à la racine d’Arabidopsis qui régule la cible de la rapamycine, ou complexe TOR, qui est le régulateur clé du développement chez les plantes, les champignons et animaux. Lorsqu’une plante est privée de phosphore, le gène régule négativement le complexe TOR, qui envoie un signal à la racine de la plante pour qu’elle arrête de croître.
« C’est la première fois que quelqu’un a lié un signal de carence en phosphore à une kinase TOR dans les plantes vasculaires », a déclaré Rhee.
Les chercheurs ont déposé un brevet sur ce procédé et envisagent d’explorer d’autres applications de ce gène.
« Nous pensons que cela change la donne dans le domaine de la nutrition minérale des plantes », a déclaré Rouached. « Nous voulons concevoir des plantes dont les racines continueront à pousser malgré la limitation du phosphore. »
Le recherche a été publié dans la revue Biologie actuelle.
Plus d’information:
Huikyong Cho et al, ARSK1 active la signalisation TORC1 pour ajuster la croissance à la disponibilité du phosphate chez Arabidopsis, Biologie actuelle (2023). DOI : 10.1016/j.cub.2023.03.005