Les plantes ont été la principale source de notre nourriture pendant des siècles. Avec la croissance rapide de la population humaine, il y a une augmentation continue de la demande de produits alimentaires. Étant donné que les terres agricoles sont limitées, répondre à cette demande croissante nécessite de trouver des moyens d’améliorer la productivité des cultures vivrières à partir des cultures existantes. «L’architecture de la culture», ou la conception de la plante cultivée, peut avoir une influence majeure sur ses produits. L’identification des modèles d’architecture des cultures et de la biologie sous-jacente pourrait donc contribuer à améliorer la productivité agricole.
Dans une nouvelle étude publiée dans Le journal des récoltes, une équipe de chercheurs chinois a maintenant approfondi les bases génétiques de l’architecture des cultures en utilisant le riz comme système végétal modèle. Les feuilles sont le site principal de la photosynthèse, le processus par lequel les plantes convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique sous forme de nourriture. De plus, « l’inclinaison de la feuille » ou l’angle auquel la feuille émerge de la tige, détermine son exposition au soleil et, à son tour, sa capacité photosynthétique. Dans leur étude, les chercheurs ont identifié des facteurs génétiques qui contrôlent l’inclinaison des feuilles chez le riz, Oryza sativa. Donnant un aperçu plus approfondi des implications de leur travail, le professeur Hongwei Xue, qui a dirigé l’étude, explique : « L’inclinaison de la feuille est un trait important qui détermine la forme de la partie réceptrice de lumière de la feuille de riz. Identifier les variantes génétiques avec un angle de feuille qui favorise l’architecture idéale des plantes peut aider à sélectionner des variétés de riz avec une productivité plus élevée, améliorant ainsi le rendement. »
Plusieurs hormones végétales, en particulier « l’auxine » et les « brassinostéroïdes » (BR), sont connues pour réguler l’inclinaison des feuilles. Fait intéressant, les mutants déficients en BR présentent une architecture de feuilles dressées avec une inclinaison réduite, tandis que les plants de riz avec des niveaux d’auxine réduits présentent une inclinaison accrue des feuilles. Il a été démontré que les mutants d’auxine avec un angle de feuille modifié présentent des réponses BR modifiées. Cependant, les mécanismes précis régissant ces effets restent inconnus.
Pour comprendre la diaphonie auxine-BR, les chercheurs ont commencé par cribler une population d’insertion d’ADN-T de riz et ont identifié un mutant arr1 insensible à l’auxine. La mutation a été confirmée par analyse génomique. Sur le plan fonctionnel, lors d’un traitement avec un stimulant d’auxine, les plantes mutantes ont montré des niveaux significativement inférieurs de facteurs de signalisation d’auxine tels que OsIAA1, OsIAA9, OsIAA19 et OsIAA24 par rapport aux plantes de type sauvage.
Ensuite, ils ont ensuite comparé l’inclinaison des feuilles et l’articulation laminaire (région reliant le limbe foliaire et la gaine/tige) des plantes de type sauvage et arr1. Notamment, le mutant arr1 avait des angles de feuille élargis par rapport au type sauvage. De plus, les cellules adaxiales (cellules plus proches de la tige) au niveau de l’articulation foliaire du mutant étaient deux fois plus longues que celles des plantes de type sauvage, contribuant à une inclinaison élargie.
L’analyse génétique a révélé que le mutant arr1 présentait une expression accrue du gène OsIAA6, ce qui entraînait une augmentation de l’inclinaison des feuilles en raison du gain de fonction de la protéine. Un modèle d’expression distinctement élevé d’OsIAA6 dans les articulations laminaires a également suggéré son rôle dans la détermination de l’angle des feuilles.
En enquêtant sur les partenaires d’interaction d’OsIAA6, les chercheurs ont découvert qu’OsIAA6 régulait l’inclinaison des feuilles en supprimant le facteur de réponse auxine, OsARF1. De plus, ils ont découvert qu’OsBZR1, le facteur de transcription clé de la voie de signalisation BR, se lie au promoteur d’OsIAA6 et régule son expression, suggérant le rôle d’OsIAA6 dans la diaphonie de la voie auxine-BR.
Ces résultats suggèrent qu’OsIAA6 agit comme le lien entre les voies de signalisation de l’auxine et du BR dans la médiation de l’inclinaison des feuilles, une idée qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour le développement de variétés de riz à efficacité photosynthétique plus élevée.
« De meilleures plantes peuvent conduire à une vie meilleure. Les résultats de notre étude pourraient contribuer à une meilleure compréhension de la croissance des plantes et aider à concevoir les cultures idéales », commente le professeur Xue.
C’est certainement un pas en avant dans l’augmentation de la production de riz, l’aliment de base de la majorité de la population humaine.
Meiqing Xing et al, Rice OsIAA6 interagit avec OsARF1 et régule l’inclinaison des feuilles, Le journal des récoltes (2022). DOI : 10.1016/j.cj.2022.02.010
Fourni par Cactus Communications