Les premiers nouveaux tissus végétaux découverts en 160 ans augmentent les rendements des cultures

Un groupe de recherche dirigé par l’Université Nagoya au Japon a découvert un nouveau tissu dans les plantes essentielles à la formation de graines. Leur découverte représente le premier nouveau tissu végétal découvert en 160 ans. Leurs résultats ouvrent un nouveau domaine pour la recherche et ont déjà démontré des applications pratiques, l’équipe augmentant les rendements des cultures importantes, y compris le riz. Le journal Biologie actuelle publié l’étude.

Depuis 2005, les scientifiques ont su que la fertilisation est nécessaire pour que le corps des semences, connu sous le nom d’hypocotyle, reçoive les nutriments des parties “mère” de la plante. Il est important de comprendre comment les plantes détectent une fertilisation réussie pour maximiser les rendements des espèces de cultures pendant l’élevage.

Le groupe de recherche dirigé par Ryushiro Kasahara et Michitaka Nodaguchi ont fait la découverte du nouveau tissu par hasard. Kasahara avait taché des graines pour suivre le dépôt de callose, une substance cireuse couramment étudiée en raison de son association avec la fécondation, pour vérifier les résultats d’une étude précédente.

Tout en examinant les zones tachées, Kasahara a remarqué quelque chose d’inattendu. “Les plantes fertilisent par l’insertion d’un tube de pollen, de sorte que la plupart des scientifiques ne sont intéressés que par l’endroit où cela se produit. Cependant, nous avons également trouvé des signaux de l’autre côté”, a-t-il déclaré. “Personne ne regardait où je cherchais. Je me souviens avoir été surpris, surtout lorsque nous avons réalisé que ce signal était particulièrement fort lorsque la fertilisation a échoué.”

Une analyse plus approfondie a révélé une structure tissulaire en forme de lapin distinctive qui fonctionne comme une passerelle. Cette structure, nommée “Kasahara Gateway” en l’honneur de son découvreur, représente le premier nouveau tissu végétal identifié depuis le milieu du XIXe siècle.

Le signal que Kasahara a observé résulte du dépôt de callose, qui bloque l’écoulement des nutriments et des hormones dans des graines non fertilisées. La fermeture des passerelles a conduit les graines à ne pas recevoir de nutriments et à mourir. Les chercheurs ont qualifié cela de «l’état fermé». D’un autre côté, lorsque la fécondation se produit, l’hypocotyle détecte ce succès et dissout l’appel, permettant aux nutriments de s’écouler dans la graine et de permettre la croissance. Les chercheurs ont appelé cela «à l’état ouvert».

“Lorsque le flux de nutriments a été comparé entre les embryons fécondés et infructueux avec succès, il a été constaté que l’afflux de nutriments n’a été observé que dans les embryons réussis, alors qu’il était complètement bloqué dans les infructueux”, a expliqué Kasahara. “Cela limite la quantité de ressources gaspillées sur les graines non viables.”

La capacité de la passerelle à basculer entre les états ouverts et fermés a suggéré une régulation génétique. Les chercheurs ont examiné les hypocotyles végétaux fécondés pour identifier les contrôles génétiques potentiels.

Ils ont identifié un gène appelé atbg_ppap qui a été régulé à la hausse exclusivement dans des hypocotyles fécondés et a identifié son rôle dans la dissolution de Callose. Lorsqu’ils ont modifié les hypocotyles pour surexprimer ATBG_ppap, la passerelle est restée en permanence dans l’état de la porte ouverte, augmentant l’absorption des nutriments.

“Cela nous a amenés à réaliser que le maintien de la passerelle en permanence pourrait élargir les graines”, a déclaré Kasahara. “Lorsque nous avons testé cette théorie avec des graines de riz, nous avons fait des graines qui étaient 9% plus grandes. Avec des graines d’autres espèces, nous avons réussi à augmenter jusqu’à 16,5%.”

Leurs résultats représentent une progression importante de l’amélioration des graines dans l’élevage végétal. Le maintien d’un état ouvert en permanence pourrait augmenter considérablement les rendements des cultures importantes.

Kasahara estime également que ces résultats amélioreront la compréhension de l’évolution des plantes, en particulier pourquoi les plantes à fleurs (angiospermes) dominent la flore d’aujourd’hui.

“Étant donné qu’un hypocotyle non fertilisé ne peut pas devenir une graine en premier lieu, le nourrir serait” un gaspillage “pour la plante”, a-t-il déclaré. “Par conséquent, les angiospermes peuvent avoir pu survivre jusqu’aux temps modernes en nourrissant le corps d’embryons en utilisant ce mécanisme pour s’assurer qu’ils ne donnent que des ressources aux graines fécondées.”