Les tomates sont un aliment de base dans l’alimentation du monde entier et un élément essentiel de l’agriculture durable. Aujourd’hui, des scientifiques du Boyce Thompson Institute (BTI) ont rapporté des informations sur une mutation connue de longue date de la tomate, ouvrant le potentiel d’amélioration de la qualité des fruits et de la résistance au stress.
« Ce qui a commencé comme une curiosité pour un mutant intrigant s’est transformé en une découverte potentiellement transformatrice pour l’agriculture durable », a déclaré la chercheuse principale Carmen Catalá, professeure adjointe adjointe au BTI et associée de recherche principale à la School of Integrative Plant Science de Cornell.
L’enquête, publiée dans le Journal de botanique expérimentale, axé sur le décodage du mystère d’un mutant de la tomate appelé « adpressa », découvert pour la première fois dans les années 1950. Le mutant a attiré l’attention en raison d’une caractéristique inhabituelle : les plantes adpressa sont incapables de ressentir la gravité. Ces plantes poussent souvent près du sol plutôt que vers le haut vers le ciel ; par conséquent, leur nom transmet l’habitude d’être à plat (apprimé) contre le sol.
L’équipe dirigée par Catalá, comprenant les chercheurs postdoctoraux de BTI Philippe Nicolas et Richard Pattison, a commencé par découvrir le changement génétique précis à l’origine de cet effet fascinant. Ils ont découvert que la mutation bloque la synthèse de l’amidon, qui est une forme de stockage du sucre.
L’équipe est allée plus loin en utilisant la mutation pour étudier des questions fondamentales sur la biologie des fruits. Ils ont découvert que le mutant présentait des ajustements transcriptionnels et métaboliques majeurs, notamment des niveaux accrus de sucres solubles et une croissance accrue. Plus surprenante a été la découverte d’une résistance complète à la pourriture apicale (BER), un trouble physiologique provoquant une détérioration des membranes cellulaires du fruit et une zone sèche, noire et enfoncée au bas des tomates.
Souvent remarquée par les jardiniers et les producteurs commerciaux, l’incidence du BER est difficile à prévoir mais a été directement liée aux stress environnementaux tels que la température ou l’arrosage irrégulier. Le BER affecte également d’autres fruits et légumes, notamment les poivrons, les courges, les concombres et les melons. Bien que ce trouble complexe ait été étudié de manière intensive, les mécanismes sous-jacents au développement du BER ne sont pas entièrement compris.
« Nos découvertes avec le mutant adpressa sont assez prometteuses. Contrairement à ce que l’on pensait auparavant, le manque d’amidon n’altérait pas le développement et la maturation des fruits. En fait, les fruits adpressa étaient légèrement plus gros et accumulaient plus de sucres pendant la croissance. La découverte la plus remarquable est la résistance à la pourriture apicale. Ces découvertes ouvrent de nouvelles voies pour améliorer le rendement et la qualité des fruits, en particulier dans des conditions environnementales stressantes », a noté Nicolas.
L’équipe de recherche de BTI a collaboré avec des scientifiques de l’Institut Max Planck en Allemagne, de l’Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea « La Mayora » à Malaga, en Espagne, et du Département américain de l’agriculture. Ensemble, ils ont utilisé des outils avancés d’analyse génomique et métabolique pour étudier comment la mutation affecte le développement des fruits.
« Le lien complexe que nous avons observé entre le métabolisme des sucres et la résistance aux dommages cellulaires dans les tissus des fruits est particulièrement fascinant. Cette étude révèle le potentiel de l’ingénierie ou de la sélection de tomates capables de mieux résister aux défis environnementaux », a déclaré Nicolas.
L’équipe travaille maintenant à comprendre pourquoi ces mutants sont résistants aux stress abiotiques et espère trouver des gènes cibles ou des composés jouant un rôle essentiel dans la résistance au BER.
« Nous espérons que cette découverte conduira à de nouvelles approches pour créer des plantes résistantes à la pourriture apicale et à d’autres types de dommages induits par le stress », a déclaré Catalá. « Non seulement cela profiterait aux jardiniers et aux producteurs commerciaux, mais cela aurait un impact significatif dans les pays où les conditions de croissance sont défavorables, où les petits agriculteurs n’ont pas les ressources nécessaires pour protéger leurs cultures des défis environnementaux tels que la sécheresse. »
Plus d’information:
Philippe Nicolas et al, Une carence en amidon chez la tomate provoque une reprogrammation transcriptionnelle qui module le développement, le métabolisme et les réponses au stress des fruits, Journal de botanique expérimentale (2023). DOI : 10.1093/jxb/erad212