Le secret des plantes pour survivre à des journées plus courtes

Le prochain « repli » de l’heure d’été pourrait être un frein pour de nombreuses personnes, mais de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Université de Michigan révèlent que les plantes ont trouvé des moyens de s’en sortir.

Dans un article publié dans la revue Physiologie végétaleTom Sharkey et Yair Shachar-Hill, membres du corps professoral du MSU College of Natural Science, et leur équipe ont démontré que les plantes disposent de plusieurs systèmes perfectionnés pour gérer différentes durées de jour, ce qui, à son tour, pourrait aider à développer de nouvelles variétés de cultures pouvant pousser dans une plus large gamme de climats.

“Je suis fasciné par la question : “La photosynthèse limite-t-elle la croissance des plantes ou la croissance des plantes limite-t-elle la photosynthèse ?”, a déclaré Sharkey.

Sharkey est professeur émérite de l’université au Département de biochimie et de biologie moléculaire, ou BMB, et membre du corps professoral du Laboratoire de recherche sur les plantes énergétiques du Département MSU, ou MSU-DOE PRL.

“Et à partir de cette question fondamentale”, a poursuivi Sharkey, “nous voulions savoir comment la croissance serait affectée si nous réduisions davantage la quantité de lumière dont disposent les plantes habituées à des jours plus courts.”

Mécanismes adaptatifs trouvés grâce à la collaboration

Pour comprendre comment les plantes s’adaptent à différentes durées de jour, une équipe de chercheurs de MSU dirigée par Sharkey et Shachar-Hill, professeur au Département de biologie végétale, a étudié une plante appelée Camelina sativa, une culture modèle d’oléagineux, en utilisant la spectrométrie de masse et la métabolomique. Noyau sur le campus de MSU.

Leur conclusion : les plantes se sont adaptées pour changer la façon dont elles utilisent leur énergie en fonction de la quantité de lumière du jour qu’elles reçoivent.

L’équipe a découvert que lorsque les jours sont plus courts, les plantes ont moins de temps pour faire la photosynthèse et doivent donc être plus efficaces avec la lumière du soleil qu’elles reçoivent. Les plantes y parviennent en augmentant leur taux de photosynthèse et en réduisant leur taux de respiration. Ils investissent également plus d’énergie dans leurs pousses, où a lieu la photosynthèse.

Comme mécanisme supplémentaire, les plantes stockent plus de sucre sous forme d’amidon pendant la journée afin d’avoir de l’énergie à utiliser pendant la nuit plus longue. Ils ralentissent également les échanges de métabolites entre leurs vacuoles et les autres compartiments cellulaires, ce qui les aide à maintenir leur bilan carbone pendant la nuit.

“MSU était l’endroit idéal pour cette recherche en raison de la gamme d’experts avec lesquels collaborer”, a déclaré Sharkey, qui est également membre du corps professoral du Plant Resilience Institute.

En plus de Sharkey et Shachar-Hill, la recherche a été renforcée par la collaboration avec Yuan Xu et Xinyu Fu, associés de recherche au MSU-DOE PRL et aux laboratoires Sharkey et Shachar-Hill ; Sean Weise, instructeur au BMB ; et Abubakarr Koroma, chercheur au Département de biologie végétale.

Solutions aux défis du système alimentaire

Les résultats de cette étude poursuivent les efforts du collège visant à trouver des solutions aux défis auxquels est confronté notre système alimentaire mondial. En approfondissant notre compréhension de la biologie végétale, les résultats pourraient contribuer à la création de nouvelles variétés de cultures plus productives et plus résilientes aux changements climatiques ou aux changements de zones de culture.

“Nos résultats pourraient ouvrir la voie à une meilleure croissance des plantes”, a déclaré Sharkey. “Si nous pouvons identifier les astuces utilisées par les plantes à jours courts pour presque suivre les plantes à jours longs, nous pourrons peut-être rendre les plantes à jours longs encore meilleures.”