La conception complexe des feuilles de l’arbre Serianthes nelsonii de Guam a été utilisée comme modèle pour contribuer à l’objectif mondial de comprendre le fonctionnement d’une feuille de plante, et les résultats ont été publiés dans le numéro de mars de la revue Azote.
Cet arbre légumineuse en voie de disparition critique produit un motif de feuilles élaboré que les biologistes appellent bipenné, et les milliers de folioles qui contribuent à la construction d’une seule feuille mature fournissent à l’arbre les moyens de créer des motifs de feuilles très variés.
L’étude de l’Université de Guam a exploité la connaissance selon laquelle le niveau d’exposition à la lumière pendant la construction des feuilles peut définir profondément la conception des feuilles.
« Nous savions avant cette étude que les feuilles de cet arbre rare sont constituées de folioles moins nombreuses mais plus grandes si elles sont cultivées à l’ombre, mais d’un plus grand nombre de folioles plus petites si elles sont cultivées en plein soleil », a déclaré l’auteur Thomas Marler, professeur retraité de l’Université de Guam. « Ce que nous ne savions pas, c’est comment le niveau de lumière incidente influence les coûts réels de construction des feuilles. »
Les plantes sont constituées de trois organes végétatifs : les racines assurent l’ancrage et l’acquisition de l’eau et des éléments essentiels, les tiges assurent le support mécanique et la translocation des ressources mobiles, et les feuilles sont le lieu de fabrication des sucres végétaux. Ce processus capte l’énergie incontrôlée du soleil et la transforme en une forme d’énergie exploitée.
L’approvisionnement alimentaire mondial est rendu possible grâce à l’exploitation de ces sucres simples que les feuilles des plantes fabriquent chaque jour comme éléments constitutifs. C’est pourquoi un programme de recherche rigoureux a été mis en place au cours des dernières décennies dans le but de comprendre le fonctionnement de cet organe végétal.
« Si un organe du corps humain venait à disparaître, la nature continuerait à prospérer », a déclaré Marler. « Mais si la feuille d’une plante venait à disparaître, les organismes vivants de la planète imploseraient rapidement et sombreraient dans la famine. »
Les approches analytiques utilisées pour compléter l’étude ont quantifié les quantités de minéraux essentiels nécessaires à la construction des folioles, où la photosynthèse a eu lieu, par rapport aux tissus de soutien, qui ont été conçus pour placer les folioles là où elles pouvaient exploiter au maximum la lumière disponible.
En tant que groupe, les minéraux qui servent de nutriments majeurs aux plantes ont été systématiquement retrouvés en plus grande concentration dans les folioles, ce qui indique que le coût associé à la construction des tissus photosynthétiques est plus élevé que celui des tissus de soutien. L’influence de la lumière incidente pendant la construction des feuilles a exercé une profonde influence sur les coûts de construction des folioles, mais une influence minime sur les coûts de construction des tissus de soutien.
Les feuilles construites dans des conditions de forte luminosité ont nécessité plus de matériaux de construction que les feuilles construites dans des conditions d’ombre.
La quantité de carbone présente dans un organe végétal fournit une indication du volume de nourriture qui a été exploité pour construire cet organe.
L’étude de l’Université de Guam a révélé qu’il fallait plus de carbone pour construire les folioles que pour le tissu de soutien, qu’il fallait plus de carbone pour construire une feuille en plein soleil que pour une feuille ombragée, et que le rapport de carbone trouvé dans les folioles par rapport aux tissus de soutien ne changeait pas en réponse à la charge lumineuse incidente pendant la construction.
Les résultats fournissent des informations cruciales qui éclairent les décisions de conservation de cet arbre en danger critique d’extinction. Par exemple, les sols forestiers où poussent les arbres naturels sont pauvres en nutriments, et ces carences peuvent contrecarrer les tentatives des défenseurs de l’environnement de nourrir des jeunes arbres sains dans leur environnement naturel.
Une approche pour atténuer ce stress nutritionnel serait de fournir un niveau d’ombre approprié, car davantage de nutriments dérivés du sol sont nécessaires pour construire des feuilles exposées au plein soleil.
L’étude de l’Université de Guam s’ajoute à un ensemble croissant de recherches sur la façon dont la lumière influence la fonction des feuilles de Serianthes nelsonii. Des études antérieures ont révélé que les changements dans l’anatomie des folioles étaient bénéfiques pour exploiter une large gamme de charges lumineuses entrantes et que la croissance rapide des feuilles était bénéfique pour la croissance des feuilles. mouvement de tracts a fourni un moyen d’éviter un stress lumineux élevé.
Plus d’information:
Thomas E. Marler, Le niveau de lumière incidente influence les bilans élémentaires de Serianthes nelsonii Merr. Développement des feuilles, Azote (2024). DOI: 10.3390/nitrogen5010012