Comment les plantes survivent dans des conditions de faible luminosité

En raison de l'importance de lumière Pour leur survie, les plantes ont développé des mécanismes sophistiqués pour optimiser leur utilisation. L'un d'eux est l'appel 'réponse à l'ombre'et comprend une série de changements tels que l'allongement des tiges et des pétioles.

Ce mécanisme est régulé, entre autres, par l’horloge circadienne des plantes dont on connaît progressivement le fonctionnement.

Aujourd'hui, une équipe dirigée par l'Institut de biologie moléculaire et cellulaire des plantes (IBMCP) a identifié un composant de cette horloge qui module la réponse des plantes à l'ombre, agissant comme un « frein moléculaire » qui garantit que cette réponse n'intervient qu'après un manque prolongé de lumière. Leurs résultats sont publiés dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences.

L'étude se concentre sur les mécanismes moléculaires par lesquels l'horloge circadienne régule la façon dont les plantes réagissent à l'ombre. Pour les plantes adaptées aux espaces ouverts, exposées à une grande quantité de lumièrel'ombre peut être préjudiciable à son développement au champ.

Ces plantes perçoivent l’ombre comme un danger et y réagissent en initiant ce que l’on appelle la réaction d’évitement de l’ombre. « Cette réponse comprend une série de changements morphologiques et développementaux, notamment l'allongement des tiges et des pétioles pour permettre à la plante d'atteindre le lumière« , décrit Maria A. Nohalesauteur principal de l'article.

Cependant, la réponse à l'ombre n'est pas la même à tout moment de la journée, du moins en ce qui concerne la croissance.

Les plantes réagissent différemment lorsqu’elles perçoivent l’ombre à l’aube (quand elle n’a aucun effet) que lorsqu’elles la perçoivent au crépuscule (quand elle a le plus grand effet). Ce timing est réglementé par le horloge circadienne végétale qui contrôle leur métabolisme, leur physiologie et leur développement, en les adaptant aux conditions extérieures.

Protéine GÉANTE

Ainsi, la réponse des plantes à l’ombre peut être très rapide, puisque les facteurs qui transmettent le signal sont très sensibles aux changements de qualité de la lumière. « Nous avons identifié comment un composant de cette horloge, la protéine GIGANTEA, réprime l'action de ces facteurs en réponse à l'ombre de l'après-midi. Ce composant agirait comme un frein moléculaire, garantissant que la réponse ne se déclenche qu'après une exposition prolongée à l'ombre et non face à une variation momentanée et passagère de la qualité de la lumière.», révèle Nohales.

Étant donné que la croissance des plantes entraîne un coût énergétique, ce mécanisme de régulation contribuerait à accroître l'efficacité énergétique, en garantissant que l'investissement ne soit réalisé que face à une situation de danger réel, indique l'étude.

Par conséquent, la connaissance du fonctionnement de ce mécanisme permettrait de manipuler cette réponse avec à des fins biotechnologiques. «Il est intéressant de manipuler cette réponse, par exemple, pour améliorer le rendement des cultures au champ, où elles sont normalement plantées à forte densité», explique le chercheur du CSIC.

Applications

La proximité d'autres usines génère des changements dans la qualité du lumière que les plantes perçoivent, ce qui active la réponse d'évitement de l'ombre.

Bon nombre des changements morphologiques et développementaux qui accompagnent cette réponse sont indésirables. en agriculture« car ils génèrent des plantes allongées, avec peu d'accumulation de biomasse et une floraison précoce », explique Nohales. Générer des plantes présentant ce type de réponse atténuée permettrait une culture dense, minimisant les effets négatifs.

Une autre candidature serait dans l'appel culture intercalaire (culture intercalaire), où différentes cultures sont intercalées : par exemple, une culture de couverture comme le cresson (Thlaspi arvense), utilisé dans la production de biocarburantset un autre comme soja.

« Un facteur limitant de ce système de culture est que l’un affecte négativement les performances de l’autre en produisant de l’ombrage. Dans ce contexte, générer des variétés qui tolèrent la diminution de la qualité et de la quantité de lumière est souhaitable pour ce type de cultures intercalaires », conclut-il.