par KeAi Communications Co., Ltd.
La luzerne (Medicago sativa), communément appelée le « roi de l’herbe », est une légumineuse cultivée dans de nombreuses régions du monde comme source de fourrage pour les animaux. Il est prisé dans l’industrie fourragère pour sa teneur élevée en protéines et son rendement en biomasse. Récemment, la protéine de luzerne a trouvé des applications dans l’aquaculture, l’industrie des aliments pour animaux de compagnie et l’alimentation humaine. En outre, il est considéré comme une culture bénéfique pour l’environnement, avec des impacts positifs sur la biodiversité et la conservation de l’azote du sol.
La luzerne produit deux types de graines – dures et non dures – sans différences visibles évidentes. Malheureusement, les graines dures ne peuvent être évitées et posent un défi important d’un point de vue économique. Les graines dures ont une faible valeur car elles exacerbent la germination lente, l’établissement non uniforme des semis, la concurrence accrue des mauvaises herbes et l’échec de la germination.
La dormance des graines – la germination retardée après l’embryogenèse – a plusieurs catégories de dormance. Parmi ceux-ci, la dormance physiologique à médiation hormonale (PD), l’ensemencement dur pour la dormance physique (PD) et la dormance combinatoire (PY + PD) sont soupçonnés d’avoir un rôle dans la germination des graines de luzerne.
Notamment, il y a une pénurie de recherche sur les graines dures dans les légumineuses et jusqu’à récemment, on pensait que la dormance de la luzerne n’incluait que le type PY. Aujourd’hui, des scientifiques du Collège des sciences et technologies des prairies de l’Université agricole de Chine dirigée par le professeur agrégé Shangang Jia ont découvert le modèle PY + PD dans cette espèce de légumineuse grâce à la technologie d’imagerie multispectrale (MSI) combinée à des plates-formes «multi-omiques».
Leur étude a été publiée dans Le journal des récoltes.
Expliquant leur motivation derrière la poursuite de cette recherche, le Dr Jia déclare : « L’étude de la dormance des graines de luzerne dures et non dures est problématique. Faire des recherches comparatives en trempant les graines dans l’eau – une technique appelée imbibition – prend du temps et provoque la non -des graines dures à germer. Nous avions besoin d’une approche précise, non destructive et à haut débit pour obtenir des informations plus approfondies. »
En combinant MSI avec des plateformes multi-omiques (transcriptomique, métabolomique et méthylomique), l’équipe a développé une technique à haut débit pour identifier les graines, comparer le modèle de dormance et observer les différences de physiologie, de métabolisme et d’expression génique dans les graines dures et non graines dures.
« La technique pourrait identifier avec succès les graines de luzerne dures avec une grande précision, jusqu’à 100 %. De plus, les analyses transcriptomiques, métabolomiques et méthylomiques ont révélé que les réponses de l’acide abscisique (ABA) jouaient un rôle clé dans les graines de luzerne dures », ajoute Jia.
L’ABA, une hormone qui induit la dormance, agit comme un somnifère qui maintient les graines dans un état dormant. De plus, l’équilibre de l’ABA et d’autres hormones comme l’acide indole acétique (IAA) et l’acide jasmonique (JA) régit également le degré de dormance des graines. Par rapport aux graines non dures, les graines dures étaient enrichies en antioxydants et en flavonoïdes, en lipides et en voies de biosynthèse hormonale. De plus, l’expression accrue des gènes ABA et la méthylation différentielle des gènes sensibles à l’ABA dans les graines dures de luzerne ont souligné les réponses ABA.
L’équipe a également identifié des graines dures non PY qui contenaient des niveaux plus élevés d’ABA/IAA et d’ABA/JA et qui n’ont pas germé après un traitement pour rompre la dormance. Cette découverte a donné du crédit à l’implication du modèle PD et a indiqué que PY + PD, plutôt que PY seul, gouvernait l’échec de la germination des graines dures de luzerne.
« Nous pensons avoir fourni un cadre théorique et technique pour explorer la dormance des graines dures de luzerne, et nos découvertes pourraient certainement guider le traitement optimal de ces graines dans l’industrie des semences de luzerne », conclut Jia.
Plus d’information:
Xuemeng Wang et al, Plusieurs ensembles de données omiques révèlent une dormance physique et physiologique significative dans les graines dures de luzerne identifiées par analyse d’imagerie multispectrale, Le journal des récoltes (2023). DOI : 10.1016/j.cj.2023.03.003
Fourni par KeAi Communications Co., Ltd.