Trouver des gènes pour aider les plantes fruitières à s’adapter aux sécheresses


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  • Alors que le changement climatique devrait entraîner des périodes de sécheresse plus fréquentes, les chercheurs s’efforcent de plus en plus de faire des découvertes qui peuvent aider les plantes à s’adapter à un stress hydrique prolongé.

    Des chercheurs de l’Institut Boyce Thompson et de l’Université Cornell ont terminé la première étude pour fournir une image complète des changements d’expression génique en réponse au stress hydrique dans un fruit – la tomate, Solanum lycopersicum — identifier les gènes qui pourraient aider les phytogénéticiens à développer des fruits capables de résister aux conditions de sécheresse.

    Publié dans le numéro de décembre de Physiologie végétale, les travaux ont été dirigés par l’équipe de recherche de Carmen Catalá, professeure adjointe au BTI et associée de recherche principale à la School of Integrative Plant Science (SIPS) de Cornell. Les chercheurs collaborateurs incluent Jocelyn Rose, professeur au SIPS, et les professeurs du BTI Jim Giovannoni, Zhangjun Fei et Lukas Mueller, qui sont également professeurs auxiliaires au SIPS.

    « Nous avons identifié un certain nombre de gènes impliqués dans la réponse au stress hydrique dans le fruit de la tomate », a déclaré Catalá. « Nous pouvons maintenant commencer à sélectionner des gènes candidats qui pourraient aider les sélectionneurs à développer des fruits capables de s’adapter aux conditions de sécheresse, et pas seulement des tomates mais aussi des raisins, des pommes et des fruits charnus en général. Il s’agit d’une application potentielle à long terme de ces données. « 

    Les chercheurs ont examiné l’expression des gènes dans les feuilles de tomate et six organes du fruit (péricarpe, placenta, septum, columelle, gelée et graines) à deux moments différents (fruit en croissance et fruit mûr) et dans quatre conditions de stress hydrique différentes (aucun, léger, intermédiaire et fort).

    Les chercheurs ont découvert que chacun des tissus des organes du fruit changeait de manière unique au fil du temps.

    « Moins de 1% des gènes exprimés qui ont été affectés par le stress hydrique étaient partagés entre les six tissus du fruit, et plus de 50% des gènes affectés étaient spécifiques à un seul tissu », a déclaré Catala.

    Contrairement aux effets négatifs de la sécheresse, qui déclenche des troubles physiologiques et la perte de fruits, il existe certains effets positifs associés à la sécheresse – du moins avec une sécheresse légère.

    Par exemple, les chercheurs ont découvert que le stress hydrique augmente la quantité de lycopène dans les fruits mûrs. Le lycopène est un antioxydant qui a des effets bénéfiques documentés sur la santé. Les fruits stressés par l’eau présentaient également des niveaux plus élevés de biosynthèse de l’amidon, ce qui pouvait donner des tomates plus sucrées.

    Les chercheurs ont également découvert qu’ils pouvaient « former » les tomates pour qu’elles soient plus résistantes aux futures sécheresses hydriques.

    « Lorsque nous avons semé les graines de plantes traitées, nous avons constaté que les semis de tomates stressées présentaient une meilleure récupération du stress hydrique par rapport aux semis de tomates témoins », a déclaré Philippe Nicolas, chercheur postdoctoral au laboratoire de Catalá et premier auteur de l’article.

    Nicolas a déclaré avoir identifié plusieurs gènes dont l’expression est induite par le stress hydrique dans les graines matures, qui pourraient jouer un rôle important en conférant une tolérance au stress hydrique à la prochaine génération de plantes.

    L’étude était difficile à plusieurs égards parce que les chercheurs examinaient les fruits. La plupart des études sur les réponses des plantes au stress hydrique examinent les racines et les feuilles des semis, car elles sont relativement faciles à étudier.

    « Il est relativement facile de stresser les semis, mais si vous stressez trop les plantes, elles ne fleuriront pas et ne développeront pas de fruits », a déclaré Catalá. « De plus, lorsque vous souhaitez étudier les fruits, vous devez cultiver des plantes adultes, ce qui prend plus de temps, d’espace et de ressources globales. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Institut Boyce Thompson. Original écrit par AJ Bouchie. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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