« Nous savons qu’il y a eu beaucoup de sécheresse dans les Prairies et que les moyens de subsistance des gens sont en jeu », a déclaré Ariana Forand, étudiante à la maîtrise au College of Agriculture and Bioresources de l’Université de la Saskatchewan (USask). « Ce serait incroyable de trouver des modifications qui permettraient aux plantes de résister à de multiples stress. »
Forand a récemment dirigé un projet qui a exploré comment le calcium et le bore jouent un rôle bénéfique dans le renforcement des parois cellulaires des plantes, en aidant à réduire la déshydratation qui accompagne le gel et la sécheresse et en augmentant la résistance aux agents pathogènes.
Il s’est avéré que la plante idéale pour tester la théorie était l’oignon.
L’équipe a analysé des échantillons d’oignons et recueilli des données à l’Advanced Photon Source (APS) dans l’Illinois, grâce au partenariat de l’installation avec la Canadian Light Source (CLS) de l’Université de la Saskatchewan.
« Ce projet s’appuie vraiment sur le travail d’un ancien étudiant à la maîtrise USask, Jun Liu, qui a effectué des travaux sur le stress dû au gel », a déclaré Forand, « et nous savons que dans la sécheresse et le froid, les plantes perdent de l’eau de la même manière ».
Les oignons sont de bonnes plantes à utiliser « parce que vous pouvez facilement décoller une seule couche de cellules et voir les changements dans la paroi cellulaire », une structure végétale clé pour se protéger contre les stress de toutes sortes.
Particularité de cette recherche dont les résultats ont été publiés dans la revue Les plantesétait qu’il examinait plusieurs stress à la fois – la déshydratation des oignons gallois et des oignons à cuire, et la résistance aux agents pathogènes d’Arabidopsis, une petite mauvaise herbe à fleurs originaire d’Afrique.
Après avoir ajouté du calcium mélangé à de l’eau aux oignons cultivés en serre, Forand a utilisé la microscopie à rayons X synchrotron pour confirmer non seulement que les plantes avaient absorbé le calcium, mais qu’il s’était localisé dans la paroi cellulaire.
D’autres tests avec des conditions sèches ont montré une réduction de la perte d’eau dans les plantes traitées. De même, le bore est connu pour se lier à la pectine dans les parois cellulaires d’Arabidopsis, renforçant sa résistance aux maladies introduites.
« Nous cherchions des moyens de renforcer structurellement les parois cellulaires », a déclaré Forand. Confirmer que le calcium et le bore réduisent l’impact de la perte d’humidité et des maladies ouvre la porte à la recherche d’un effet similaire sur d’autres plantes.
Le Dr Karen Tanino, professeure de sciences végétales aux États-Unis et superviseure de Forand, a déclaré qu’au cours d’une année donnée, « un stress peut être plus répandu qu’un autre – vous ne pouvez tout simplement pas vraiment prédire ce qu’il sera. Cette recherche présente une chance de protéger plantes contre les variations de stress d’une année à l’autre.
Forand et Tanino croient que l’expansion de leurs recherches offre des possibilités de renforcer la résistance à la perte d’humidité et aux maladies dans les grandes cultures et dans l’industrie horticole.
Tanino, le premier chercheur en sciences végétales de l’USask à utiliser les techniques synchrotron au CLS dans le cadre d’un projet qui examinait la résistance au gel des oignons – par coïncidence -, a déclaré que même si la protection des parois cellulaires des plantes contre divers stress n’est pas une solution miracle, « c’est une première ligne de défense. »
Ariana D. Forand et al, Avec un peu d’aide de ma paroi cellulaire : les modifications structurelles de la pectine peuvent jouer un rôle pour surmonter à la fois le stress de déshydratation et les agents pathogènes fongiques, Les plantes (2022). DOI : 10.3390/plants11030385