La croissance des plantes est guidée par la lumière et alimentée en énergie par la photosynthèse par les feuilles vertes. Il en est de même pour les racines qui poussent dans l’obscurité : elles reçoivent les produits de la photosynthèse, notamment le saccharose (sucre), via les voies de transport centrales du phloème.
Dans leur étude publiée dans Biologie actuellele Dr Stefan Kircher et le Prof. Dr. Peter Schopfer de la Faculté de Biologie de l’Université de Fribourg ont maintenant montré dans des expériences avec la plante modèle Arabidopsis thaliana (thale cresson) que le saccharose ne garantit pas seulement l’apport de glucides aux racines, il agit également comme un émetteur de signal pour la formation de l’architecture racinaire dépendante de la lumière.
Il le fait de deux manières : premièrement, le saccharose guide directement l’allongement de la racine primaire. Deuxièmement, le saccharose qui est transporté à l’extrémité de la racine régule alors la production de l’auxine, une hormone végétale. Cette hormone entraîne la vitesse de formation de nouvelles racines latérales, qui, avec l’allongement de la racine primaire, est synchronisée par le transmetteur de signal articulaire.
« Cela permet à la croissance des racines de s’adapter aux performances actuelles de photosynthèse des feuilles lorsque la lumière et d’autres conditions environnementales changent, par exemple, lors du passage du jour à la nuit », explique Kircher.
Preuve expérimentale
Pour démontrer que le saccharose produit par la photosynthèse est le transmetteur de signal décisif, Kircher et Schopfer ont placé les plantes dans une pièce éclairée mais sans dioxyde de carbone (CO2) dans l’air, rendant ainsi la photosynthèse impossible.
Le résultat a été qu’aucune racine latérale ne s’est formée. Ce résultat a été confirmé par une autre expérience dans laquelle les deux biologistes ont traité soit les feuilles soit les racines dans l’obscurité avec une solution de saccharose. Dans les deux approches, les racines latérales se sont développées de la même manière que chez les plantes témoins exposées à la lumière.
« Ces résultats montrent que la production de saccharose dans les feuilles est nécessaire à la formation de racines latérales. Et cela confirme l’hypothèse selon laquelle le saccharose agit comme un transmetteur de signal pour les stimuli lumineux », déclare Kircher.
Activation de la biosynthèse de l’auxine par le signal du saccharose
Dans des études antérieures, les chercheurs avaient déjà montré que l’auxine produite dans les racines à partir de l’acide aminé tryptophane entraînait le rythme de développement de nouvelles racines latérales. Kircher et Schopfer ont maintenant montré comment le saccharose déclenche ce processus.
Pour ce faire, ils ont placé les plantes dans une chambre noire pendant deux jours et ont mené diverses expériences pour découvrir leur influence sur la formation des racines latérales. L’administration de tryptophane aux racines en même temps que le traitement des feuilles avec du saccharose a eu le plus grand effet. En revanche, le tryptophane avait peu d’effet s’il était appliqué sur les feuilles ou sans saccharose au niveau des racines.
« Ces observations confirment que le saccharose produit par la photosynthèse sert de déclencheur à la synthèse de l’auxine », déclare Kircher.
Plus d’information:
Stefan Kircher et al, Le saccharose photosynthétique entraîne l’horloge racinaire latérale dans les semis d’Arabidopsis, Biologie actuelle (2023). DOI : 10.1016/j.cub.2023.04.061