Les cultures agricoles sont souvent confrontées à des conditions environnementales difficiles. Au lieu d'utiliser l'énergie pour la croissance, des facteurs tels que les maladies, les températures extrêmes et les sols salés obligent les plantes à l'utiliser pour répondre au stress qui en résulte. Ce phénomène est appelé « l'arbitrage entre la réponse à la croissance et au stress ».
Une équipe de chercheurs de l'Université de Nagoya a découvert une voie jusque-là inconnue pour réguler si une plante utilise ses ressources pour la croissance ou pour faire face au stress. Portail Phys.org. Cette découverte pourrait permettre de contrôler la réponse au stress dans les environnements agricoles, augmentant ainsi les rendements des cultures. Les scientifiques ont publié leurs résultats dans la revue Sciences.
L'équipe de recherche, dirigée par le professeur Yoshikatsu Matsubayashi et la professeure agrégée Mari Ohnishi de la Graduate School of Life Sciences de l'Université de Nagoya au Japon, a étudié le rôle des hormones et de leurs récepteurs dans les réponses des plantes au stress.
Ils se sont concentrés sur trois récepteurs pour lesquels l'hormone correspondante n'avait pas encore été identifiée. En utilisant Arabidopsis thaliana, une petite plante à fleurs, ils ont découvert la famille PSY qui fonctionne comme une hormone, se liant à ces récepteurs et commutant la réponse au stress sur la croissance et vice versa.
Normalement, les récepteurs et les hormones fonctionnent comme des serrures et des clés, l'hormone (dans ce cas, le peptide PSY) agissant comme la clé nécessaire pour démarrer le processus biologique. Cependant, dans cette étude, les cellules végétales qui ne produisaient pas de PSY avaient néanmoins une réponse active au stress. Par conséquent, cela suggère qu'au lieu d'activer la réponse au stress, la présence d'une "clé" PSY dans le "verrou" du récepteur la maintient désactivée.
Pour tester la nature des réponses au stress, les chercheurs ont fait pousser des plantes dans des conditions extrêmement stressantes en utilisant de la chaleur, du sel et les ont infectées avec des bactéries. Les plantes qui étaient déficientes en récepteurs PSY ou qui recevaient constamment l'hormone PSY ne répondaient pas adéquatement au stress, ce qui réduisait leur survie. Les scientifiques ont conclu que les plantes stressées cessent de produire du PSY, dont l'absence provoque des réponses au stress.
Pour expliquer ce phénomène, les chercheurs ont proposé un mécanisme par lequel les cellules endommagées réduisent la concentration d'hormones PSY dans les couches cellulaires adjacentes aux zones endommagées. Ce manque de PSY déclenche la réponse au stress. Surtout, cela peut expliquer pourquoi même les plantes endommagées peuvent envoyer des messages.
Au lieu d'utiliser ses ressources limitées pour créer un nouveau signal, la cellule végétale endommagée peut à la place arrêter la libération de l'hormone PSY, activant la réponse au stress. Un tel mécanisme permettrait d'équilibrer la résistance aux contraintes avec les coûts énergétiques associés. Par conséquent, même dans les conditions environnementales les plus stressantes, les plantes peuvent encore pousser en gérant leurs ressources limitées.
La plupart des mécanismes trouvés chez Arabidopsis se retrouvent également dans d'autres plantes. Ces résultats sont donc applicables à toutes les cultures.