Des agronomes de l’Université RUDN et des collègues de Chine et d’Iran ont aidé les tomates à faire face à l’effet toxique de l’aluminium dans les sols acides grâce à la mélatonine. Cette hormone contribue à la production d’oxyde nitrique, bloquant le métal toxique et l’empêchant de détruire les cellules végétales. Les résultats sont publiés dans le Journal sud-africain de botanique.
Au total, 40 % des sols propices à l’agriculture sur Terre sont acides. Dans les sols à forte acidité, l’aluminium prend une forme soluble. Ce métal toxique ne permet pas la croissance d’une culture de haute qualité. L’oxyde d’azote aide les plantes à s’adapter à l’aluminium toxique et elles le produisent elles-mêmes. Les agronomes de RUDN et leurs collègues de Chine et d’Iran ont trouvé un moyen d’augmenter la libération de ce gaz dans les plantes utilisant la mélatonine.
« Dans les sols acides, l’aluminosilicate se transforme en formes solubles d’aluminium. Les plantes absorbent ces composés toxiques. L’aluminium se combine avec les composants cellulaires et provoque la désintégration de la membrane cellulaire, perturbant les voies de signalisation cellulaire. Les plantes utilisent différentes stratégies pour traiter l’aluminium. « Le gaz le plus important dans les plantes, l’oxyde nitrique, augmente la résistance au stress, y compris aux métaux lourds », a déclaré Meisam Zargar, docteur en sciences agricoles et professeur agrégé du département d’agrobiotechnologie.
Pour augmenter la production d’oxyde nitrique dans les plantes, les agronomes ont décidé d’utiliser la mélatonine. C’est une hormone qui régule les rythmes circadiens et le système antioxydant chez les animaux et les plantes. Son lien avec la production d’oxyde nitrique est également connu. Cependant, il n’était pas clair si un supplément de mélatonine aiderait les plantes à faire face aux effets toxiques de l’aluminium.
Pour tester cela, les agronomes ont planté des graines de tomates dans un environnement acide. Après sept jours, ils ont été traités dans différentes combinaisons et concentrations avec du sel d’aluminium, de mélatonine et de potassium, qui absorbent l’oxyde nitrique. Après 42 jours, les agronomes de RUDN ont comparé les indicateurs des plantes.
L’ajout d’aluminium (148 micromoles) a augmenté le niveau de marqueurs du stress oxydatif – le malondialdéhyde – et d’oxydants agressifs. La croissance de ces plantes a ralenti et la teneur en pigments photosynthétiques a diminué. L’ajout de mélatonine (150 micromoles) avec de l’aluminium a activé l’activité des antioxydants. Ils protégeaient les parois cellulaires et empêchaient la destruction des pigments photosynthétiques.
La teneur en oxyde nitrique des feuilles et des racines des plantes a augmenté. Les agronomes de RUDN ont suggéré que la mélatonine « bloquait » l’aluminium au niveau de la racine et l’empêchait de progresser dans les tiges et les feuilles. Le sel de potassium, un absorbeur d’oxyde nitrique, neutralise l’effet protecteur de la mélatonine. Par conséquent, les auteurs ont conclu que le principal composant de protection est précisément l’oxyde nitrique.
« La mélatonine a augmenté l’activité des enzymes antioxydantes dans les racines et les feuilles. Cela a minimisé le stress oxydatif et protégé la membrane cellulaire. Les résultats indiquent la participation de l’oxyde nitrique dans les réactions protectrices. Nous avons montré que la mélatonine contribue à l’adaptation des graines de tomates aux substances toxiques. effets de l’aluminium grâce à la régulation de l’oxyde nitrique », a déclaré Zargar.
Plus d’information:
Abazar Ghorbani et al, La signalisation de l’oxyde nitrique médiée par la mélatonine améliore l’adaptation des plants de tomates au stress lié à l’aluminium, Journal sud-africain de botanique (2023). DOI : 10.1016/j.sajb.2023.09.031