Des découvertes récentes selon lesquelles les plantes utilisent un mécanisme de survie à la sécheresse pour se défendre également contre les ravageurs suceurs de nutriments pourraient éclairer les futurs programmes de sélection végétale visant à parvenir à une meilleure lutte antiparasitaire à grande échelle.
À l’aide d’un biocapteur fluorescent avancé (ABACUS2) capable de détecter d’infimes changements dans les concentrations d’hormones végétales à l’échelle cellulaire, les scientifiques ont constaté que l’acide abscissique (ABA), généralement associé à la réponse à la sécheresse, commençait à fermer les portes d’entrée de la plante dans les 5 heures suivant son infestation. les tétranyques.
Les pores microscopiques des feuilles (stomates) sont importants pour les échanges gazeux, mais constituent également les principaux sites de perte d’eau. En cas de pénurie d’eau, les plantes agissent pour conserver l’eau en produisant l’hormone de stress due à la sécheresse ABA pour fermer leurs stomates.
Par coïncidence, la fermeture des stomates obstrue également les points d’entrée privilégiés des ravageurs suceurs de nutriments comme les tétranyques. Le tétranyque à deux points est l’un des ravageurs les plus dommageables sur le plan économique : il n’est pas difficile et attaque une large gamme de plus de 1 000 plantes, dont 150 cultures.
À peine visibles à l’œil nu, ces minuscules ravageurs percent puis aspirent les cellules végétales sèches. Ils peuvent se développer en très grand nombre très rapidement et peuvent être l’un des ravageurs les plus destructeurs dans l’industrie du jardinage et de l’horticulture, gâtant les plantes d’intérieur et réduisant les rendements des légumes, des fruits et des salades.
Il y a eu un débat sur le rôle de l’ABA dans la résistance aux ravageurs. Initialement, il a été remarqué que les stomates se ferment lorsque les plantes sont attaquées par des ravageurs suceurs de nutriments, conduisant à diverses hypothèses, notamment que cette fermeture pourrait être une réponse de la plante à la perte d’eau due à l’alimentation des ravageurs ou même que les ravageurs agissent pour fermer les stomates. pour empêcher les plantes d’envoyer des substances volatiles de détresse aux prédateurs des ravageurs.
Dans le cadre d’une collaboration entre le Centre de biotechnologie et de génomique végétales (CBGP) en Espagne et le Laboratoire Sainsbury de l’Université de Cambridge (SLCU), des chercheurs étudiant la réaction du cresson de Thale (Arabidopsis thaliana) au tétranyque à deux points (Tetranychus urticae) ont déterminé la plante entre en action presque immédiatement, en utilisant la même hormone que celle utilisée pour la sécheresse pour empêcher également les tétranyques de pénétrer dans les tissus végétaux et, par conséquent, réduire considérablement les dommages causés par les ravageurs.
Les résultats publiés dans Physiologie végétale ont constaté que la fermeture maximale des stomates est obtenue dans un délai de 24 à 30 heures.
« Les stomates ouverts sont des ouvertures naturelles où les parasites comme les pucerons et les acariens insèrent leurs structures alimentaires spécialisées, appelées stylets, pour percer puis aspirer le contenu riche en nutriments des cellules sous-épidermiques individuelles », a déclaré Irene Rosa-Díaz, qui a réalisé l’étude de l’araignée. expériences sur les acariens au SLCU et au CBGP pendant son doctorat. avec le professeur Isabel Diaz au Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, Universidad Polytécnica de Madrid et à l’Institut national de recherche et de technologie agricole et alimentaire (UPM-INIA) .
« Nous avons pu montrer que l’infestation d’acariens induisait une réponse rapide à la fermeture des stomates, l’hormone végétale ABA augmentant dans les tissus des feuilles – la plus élevée dans les cellules stomatiques et vasculaires, mais également dans toutes les autres cellules foliaires mesurées. Nous avons montré par plusieurs expériences différentes que la fermeture des stomates gêne les acariens.
« Les plantes qui ont été prétraitées avec de l’ABA pour induire la fermeture des stomates, puis infestées par des acariens, ont montré une diminution des dommages causés par les acariens, tandis que les plantes mutantes déficientes en ABA où les stomates ne peuvent pas bien se fermer et les plantes qui en ont plus sont plus sensibles aux acariens. »
Le groupe de recherche d’Alexander Jones au SLCU développe des biocapteurs in vivo qui révèlent la dynamique hormonale des plantes à une résolution sans précédent, notamment ABACUS2 qui a quantifié l’ABA cellulaire dans ces expériences sur les acariens.
Le Dr Jones a déclaré que l’étude met en évidence les interactions importantes entre les stress biotiques et abiotiques chez les plantes : « Les signaux d’alerte précoce provenant de l’alimentation des acariens induisent une cascade de molécules de signalisation immunitaire, notamment l’acide jasmonique (JA) et l’acide salicylique (SA), entre autres réponses chimiques. Ensemble, ces résultats montrent que l’accumulation d’ABA et la fermeture des stomates sont également des mécanismes de défense clés utilisés pour réduire les dommages causés par les acariens.
« L’étape suivante consiste à étudier quel est le signal initial produit par les acariens que la plante détecte et qui entraîne ensuite une accumulation d’ABA. Les mécanismes biochimiques utilisés par la plante comme signaux d’attaque parasitaire pourraient être n’importe quoi, y compris les vibrations d’alimentation des acariens, les acariens. protéines salivaires, produits chimiques produits par les acariens ou leur activité, dommages cellulaires directs (plaies) ou autres molécules associées aux acariens.
« L’identification des déclencheurs initiaux pourrait potentiellement être utilisée pour développer de nouveaux traitements de culture pour armer les plantes avant les infestations de ravageurs prévues. Il est important de noter que les efforts visant à sélectionner des plantes présentant des caractères stomatiques modifiés, qui doivent déjà équilibrer un compromis entre la photosynthèse et la conservation de l’eau, pourrait également envisager la résistance aux ravageurs nuisibles.
Plus d’information:
Irene Rosa-Díaz et al, L’herbivorie des tétranyques induit une défense stomatique induite par l’acide abscissique, Physiologie végétale (2024). DOI : 10.1093/plphys/kiae215