Les mauvaises herbes parasites sont des freeloaders impitoyables, volant des nutriments des cultures et des récoltes dévastatrices. Mais que se passe-t-il si les agriculteurs pouvaient inciter ces envahisseurs à l’auto-destruction? Les scientifiques de l’UC Riverside pensent qu’ils ont trouvé un moyen.
Dans toute l’Afrique subsaharienne et dans certaines parties de l’Asie, des endroits déjà aux prises avec l’insécurité alimentaire, des champs entiers d’agréments comme le riz et le sorgho peuvent être perdus dans un groupe de mauvaises herbes insidieuses qui drainent les cultures de leurs nutriments avant de pouvoir grandir. Les agriculteurs combattent ces parasites avec peu d’outils efficaces, mais les chercheurs de l’UCR peuvent être en mesure de retourner la biologie des mauvaises herbes contre eux.
Cette astuce est détaillé dans le journal Scienceet à son cœur se trouve une classe d’hormones appelées strigolactones – en désassistant des produits chimiques qui jouent des rôles doubles. En interne, ils aident à contrôler la croissance et la réponse des plantes aux stress comme l’insuffisance d’eau. À l’extérieur, ils font quelque chose qui est inhabituel pour les hormones végétales.
« La plupart du temps, les hormones végétales ne rayonnent pas à l’extérieur – elles ne sont pas dégagées. Mais celles-ci le font », a déclaré le biologiste des plantes de l’UCR et co-auteur de papier David Nelson. « Les plantes utilisent des strigolactones pour attirer des champignons dans le sol qui ont une relation bénéfique avec les racines des plantes. »
Malheureusement pour les agriculteurs, les mauvaises herbes parasites ont appris à détourner les signaux de strigolactone, en les utilisant comme une invitation à envahir.
Une fois que les mauvaises herbes ressentent la présence de strigolactones, ils germent et s’accrochent aux racines d’une récolte, les vidant des nutriments essentiels.
« Ces mauvaises herbes attendent qu’un signal se réveille. Nous pouvons leur donner ce signal au mauvais moment – quand il n’y a pas de nourriture pour eux – alors ils poussent et meurent », a déclaré Nelson. « C’est comme retourner leur propre changement contre eux, les encourageant essentiellement à se suicider. »
Pour comprendre la production de strigolactone, l’équipe de recherche dirigée par Yanran Li, anciennement à l’UCR et maintenant à UC San Diego, a développé un système innovant utilisant des bactéries et des levures. En gérant les cellules E. coli et les cellules de levure pour fonctionner comme de minuscules usines chimiques, ils ont recréé les étapes biologiques nécessaires pour produire ces hormones. Cette percée permet aux chercheurs d’étudier la synthèse de la strigolactone dans un environnement contrôlé et de produire potentiellement de grandes quantités de ces précieux produits chimiques.
Les chercheurs ont également étudié les enzymes responsables de la production de strigolactones, identifiant un point de branche métabolique qui pourrait avoir été crucial dans l’évolution de ces hormones des régulateurs internes aux signaux externes.
« Il s’agit d’un système puissant pour étudier les enzymes végétales », a déclaré Nelson. « Cela nous permet de caractériser des gènes qui n’ont jamais été étudiés auparavant et de les manipuler pour voir comment ils affectent le type de strigolactones en cours. »
Au-delà de l’agriculture, les strigolactones sont prometteuses pour les applications médicales et environnementales. Certaines études suggèrent qu’ils pourraient être utilisés comme agents anticancéreux ou antiviraux, et il y a un intérêt pour leur rôle potentiel dans la lutte contre la maladie d’agrumes, qui fait des dommages à grande échelle aux cultures d’agrumes en Floride.
Les scientifiques ont encore des questions sur la question de savoir si la stratégie de suicide des mauvaises herbes fonctionnera dans des domaines réels. « Nous testons si nous pouvons affiner le signal chimique pour être encore plus efficace », a déclaré Nelson. « Si nous le pouvons, cela pourrait changer la donne pour les agriculteurs qui luttent contre ces mauvaises herbes. »
Cette recherche a été dirigée par le professeur et généticien de l’UCR distingué Julia Bailey-Serres.
Plus d’informations:
Anqi Zhou et al, Evolution de la biosynthèse interorganismale de la strigolactone dans les plantes de graines, Science (2025). Doi: 10.1126 / science.adp0779