Les plantes « extrêmes » poussent plus vite face au stress

Face à des conditions trop sèches, salées ou froides, la plupart des plantes essaient de conserver les ressources. Ils envoient moins de feuilles et de racines et referment leurs pores pour retenir l’eau. Si les circonstances ne s’améliorent pas, ils finissent par mourir.

Mais certaines plantes, connues sous le nom d’extrêmophytes, ont évolué pour supporter des environnements difficiles. Schrenkiella parvula, un membre ramifié et ramifié de la famille de la moutarde, ne survit pas seulement dans des conditions qui tueraient la plupart des plantes, mais prospère en elles. Il pousse le long des rives du lac Tuz en Turquie, où les concentrations de sel dans l’eau peuvent être six fois plus élevées que dans l’océan. Dans un article récent publié dans Plantes naturellesdes chercheurs de l’Université de Stanford ont découvert que Schrenkiella parvula se développe en fait plus rapidement dans ces conditions stressantes.

« La plupart des plantes produisent une hormone de stress qui agit comme un signal d’arrêt de la croissance », a déclaré José Dinneny, professeur agrégé de biologie à Stanford, qui est l’auteur principal de l’article. « Mais chez cet extrémophyte, c’est un feu vert. La plante accélère sa croissance en réponse à cette hormone du stress. »

Dinneny et ses collègues étudient Schrenkiella parvula pour mieux comprendre comment certaines plantes font face à des conditions difficiles. Leurs découvertes pourraient aider les scientifiques à concevoir des cultures capables de pousser dans des sols de moindre qualité et de s’adapter aux contraintes du changement climatique.

« Avec le changement climatique, nous ne pouvons pas nous attendre à ce que l’environnement reste le même », a déclaré Ying Sun, chercheuse postdoctorale au Salk Institute, qui a obtenu son doctorat à Stanford et est l’un des principaux auteurs de l’article. « Nos cultures vont devoir s’adapter à ces conditions en évolution rapide. Si nous pouvons comprendre les mécanismes que les plantes utilisent pour tolérer le stress, nous pouvons les aider à le faire mieux et plus rapidement. »

Une réponse inattendue

Schrenkiella parvula fait partie de la famille des Brassicaceae, qui contient du chou, du brocoli, des navets et d’autres cultures vivrières importantes. Dans les régions où le changement climatique devrait augmenter la durée et l’intensité des sécheresses, il serait utile que ces cultures puissent survivre ou même prospérer pendant ces périodes de sécheresse.

Lorsque les plantes rencontrent des conditions sèches, salées ou froides, qui créent toutes un stress lié à l’eau, elles produisent une hormone appelée acide abscissique, ou ABA. Cette hormone active des gènes spécifiques, indiquant essentiellement à la plante comment réagir. Les chercheurs ont examiné comment plusieurs plantes de la famille des Brassicaceae, dont Schrenkiella parvula, répondaient à l’ABA. Alors que la croissance des autres plantes ralentissait ou s’arrêtait, les racines de Schrenkiella parvula poussaient beaucoup plus vite.

Schrenkiella parvula est étroitement liée aux autres plantes de l’étude et possède un génome de taille très similaire, mais l’ABA active différentes sections de son code génétique pour créer un comportement complètement différent.

« Ce recâblage de ce réseau explique, au moins en partie, pourquoi nous obtenons ces différentes réponses de croissance chez les espèces tolérantes au stress », a déclaré Dinneny.

Ingénierie des cultures futures

Comprendre cette réponse au stress – et comment la concevoir chez d’autres espèces – pourrait aider plus que les cultures vivrières, a déclaré Dinneny. Schrenkiella parvula est également liée à plusieurs espèces d’oléagineux qui ont le potentiel d’être conçues et utilisées comme sources durables de carburéacteur ou d’autres biocarburants. Si ces plantes pouvaient être adaptées pour pousser dans des conditions environnementales plus difficiles, il y aurait plus de terres disponibles pour les cultiver.

« Vous voulez faire pousser des cultures bioénergétiques sur des terres qui ne conviennent pas à la culture d’aliments, par exemple, un champ agricole qui a dégradé le sol ou accumulé de la salinité à cause d’une mauvaise irrigation », a déclaré Dinneny. « Ces zones ne sont pas des biens immobiliers agricoles de premier ordre, mais des terres qui seraient autrement abandonnées. »

Dinneny et ses collègues continuent d’étudier le réseau de réponses qui pourraient aider les plantes à survivre dans des conditions extrêmes. Maintenant qu’ils ont une idée de la façon dont Schrenkiella parvula maintient sa croissance face à une eau limitée et à une salinité élevée, ils vont essayer de concevoir des plantes apparentées pour pouvoir faire de même en modifiant les gènes activés par l’ABA.

« Nous essayons de comprendre quelle est la sauce secrète pour ces espèces végétales, ce qui leur permet de pousser dans ces environnements uniques, et comment nous pouvons utiliser ces connaissances pour concevoir des traits spécifiques dans nos cultures », a déclaré Dinneny.