Informations génétiques sur les compromis en matière de défense et de croissance des plantes

Les anthocyanes sont des pigments clés dans la résistance des plantes au stress abiotique. Il peut fournir une photoprotection en absorbant potentiellement la lumière visible et en éliminant les espèces réactives de l’oxygène (ROS) en cas de stress biotique. Cependant, les études comparatives de la fonction anthocyanique sont difficiles en raison de l’absence de modèles de plantes isogéniques présentant des niveaux d’anthocyane variables.

Les progrès génétiques chez la tomate ont identifié le gène ANTHOCYANIN1 (ANT1), un facteur de transcription MYB de la tomate (Solanum lycopersicum), offrant une voie d’étude prometteuse. Le problème critique reste de déterminer le principal mécanisme de protection des anthocyanes dans la photosynthèse des plantes.

Recherche horticole a publié une perspective intitulée par « Le remplacement du promoteur de ANT1 induit une accumulation d’anthocyanes et déclenche la réponse d’évitement de l’ombre par le biais d’une reprogrammation développementale, physiologique et métabolique chez la tomate« .

Dans cette étude, les taux de germination ont d’abord été comparés pour examiner les effets de la surproduction d’anthocyanes sur la croissance et le développement des plantes. Les résultats ont révélé que les graines des plantes ANT1 (remplacement du promoteur de ANT1) à haute teneur en anthocyanes avaient des taux de germination significativement inférieurs à ceux des mutants témoins (MT) et déficients en anthocyanes (a et aa).

Les périodes de floraison et la croissance végétative ont également été affectées, ANT1 présentant un retard de floraison et une croissance verticale réduite après la floraison. Le nombre de branches latérales et la surface totale des feuilles étaient considérablement réduits chez les plantes ANT1. La productivité a été évaluée chez ANT1 et ses hybrides avec M82, montrant que malgré une teneur similaire en solides solubles, le rendement en fruits était réduit en raison de la taille plus petite des fruits et du nombre réduit de fruits par plante.

Les analyses de l’absorbance de la lumière et de la structure des feuilles ont révélé que les propriétés spectrales des feuilles ANT1 étaient modifiées, avec une absorbance accrue dans les extrémités bleues et rouges du spectre et des différences structurelles telles qu’un allongement différentiel du parenchyme palissadique et une épaisseur réduite des deux épidermes conduisant à une épaisseur de feuille. .

Les propriétés d’échange gazeux ont également été étudiées pour comprendre l’impact des anthocyanes sur la photosynthèse. Les plantes ANT1 ont montré des taux de photosynthèse et de transpiration plus faibles, ainsi que des taux de carboxylation et de transport d’électrons réduits. De plus, les niveaux élevés d’anthocyanes dans ANT1 assuraient une photoprotection dans des conditions de luminosité élevée, maintenant ainsi une efficacité plus stable du photosystème II (Fv/Fm).

L’analyse transcriptomique a indiqué que l’accumulation d’anthocyanes entraînait une altération de l’expression des gènes associés à la réponse d’évitement de l’ombre (SAR). Les plantes ANT1 ont montré une expression différentielle des gènes des photorécepteurs, des régulateurs SAR et d’autres gènes affectant la morphologie et la signalisation. Enfin, le profilage métabolique des plantes ANT1 et de leurs hybrides a révélé que certains niveaux de glucides étaient élevés alors que de nombreuses concentrations d’acides aminés étaient plus faibles dans ANT1, certains acides organiques étant légèrement augmentés.

En conclusion, cette étude fait non seulement progresser notre compréhension des rôles des anthocyanes dans la physiologie végétale, mais offre également une voie prometteuse pour l’utilisation de la manipulation des anthocyanes dans la sélection végétale afin d’optimiser la croissance et la productivité des plantes.