Une horloge circadienne interne contrôle les anneaux concentriques distinctifs de la floraison des tournesols, maximisant les visites des pollinisateurs, montre une nouvelle étude de biologistes végétaux de l’Université de Californie à Davis. L’ouvrage est publié le 13 janvier dans eVie.
Une tête de tournesol est composée de centaines de minuscules fleurons. En raison de la façon dont les tournesols poussent, les fleurons les plus jeunes se trouvent au centre de la face de la fleur et les plus matures sur les bords, formant un motif en spirale distinctif du centre vers le bord.
Un fleuron individuel fleurit en quelques jours : le premier jour, il ouvre la partie mâle de la fleur et présente du pollen ; le deuxième jour, le stigmate femelle se déploie pour recevoir le pollen. D’une manière ou d’une autre, les fleurons se coordonnent de manière à s’ouvrir en anneaux concentriques partant du bord et se déplaçant vers l’intérieur les jours successifs, avec un anneau de fleurs femelles toujours à l’extérieur des fleurs mâles à un stade précoce, porteuses de pollen.
Les abeilles pollinisatrices ont tendance à atterrir sur les pétales des rayons autour d’une tête de tournesol et à marcher vers le centre, a déclaré l’auteur principal Stacey Harmer, professeur de biologie végétale à l’UC Davis College of Biological Sciences. Cela signifie qu’ils ramasseront le pollen après avoir marché sur les fleurons femelles, puis le transporteront vers un autre capitule.
Harmer et la chercheuse postdoctorale Carine Marshall ont voulu comprendre comment le motif en spirale des fleurons se transforme en anneaux concentriques de floraison. Le laboratoire de Harmer avait précédemment établi que les rythmes circadiens contrôlent la façon dont les tournesols en croissance suivent le soleil pendant la journée.
L’horloge circadienne interne d’une plante ou d’un animal fonctionne sur un cycle d’environ 24 heures, permettant à différents gènes d’être activés à différents moments de la journée. Les cycles naturels jour/nuit maintiennent cette horloge interne synchronisée avec l’heure réelle du jour. La modification de la durée de la lumière du jour ou de l’obscurité peut réinitialiser l’horloge. Chez les tournesols, la lumière continue perturbe entièrement l’horloge.
Crédit: eVie (2023). DOI : 10.7554/eLife.80984
Vidéo accélérée
Les chercheurs ont pris des vidéos accélérées de tournesols cultivés dans différentes conditions de lumière/obscurité ou de température. Ils ont découvert que l’horloge circadienne de la plante contrôle l’ouverture des fleurons. Lorsque l’horloge était perturbée par la culture des plantes en lumière continue, les fleurons ne s’ouvraient pas en anneaux concentriques, mais seulement selon l’âge, en commençant par le bord et en se déplaçant vers le centre dans un gradient continu.
Lorsque les plantes qui avaient été cultivées avec une horloge perturbée étaient déplacées à l’extérieur, elles attiraient moins de pollinisateurs que les tournesols normaux.
« Nous pensons que pouvoir se coordonner de cette manière en fait une meilleure cible pour les abeilles », a déclaré Harmer. « C’est une stratégie pour attirer autant d’insectes que possible. »
Alors que les agriculteurs s’adaptent au changement climatique, il deviendra de plus en plus important de rendre la pollinisation aussi efficace que possible dans les cultures qui en ont besoin, a déclaré Harmer. Comprendre comment l’horloge circadienne et l’environnement affectent la floraison aidera les sélectionneurs à développer des cultivars qui fleurissent aux moments optimaux de la journée pour favoriser la pollinisation, malgré le changement climatique et le déclin des populations d’insectes, a-t-elle déclaré.
Plus d’information:
Carine M Marshall et al, L’horloge circadienne contrôle les schémas temporels et spatiaux du développement floral du tournesol, eVie (2023). DOI : 10.7554/eLife.80984