Les Racines de la sagesse

Des chercheurs de Technion ont découvert un mécanisme qui sous-tend l'adaptation des plantes aux modifications de la disponibilité des nutriments dans leur environnement

Img1 - La voie des hormones stéroïdiennes est également régulée par la disponibilité des nutriments. Par exemple, cette imagerie en direct montre un facteur de transcription de la voie stéroïdienne qui est partagé entre le noyau (représenté par des cercles colorés) où il est actif et favorise la croissance et en dehors du noyau (comme la racine centrale et par conséquent, les poils racinaires sont plus proches de la pointe de la racine).Cette localisation sub-cellulaire dépend des niveaux d'hormones, mais aussi des niveaux externes de phosphate et de fer. La flèche marque la région de l'élongation cellulaire dans la racine, où cette régulation se produit.

Dans les résultats publiés cette semaine dans Developmental Cell , les chercheurs de la Faculté de biologie de Technion expliquent comment les racines ont la capacité à ajuster leur croissance par rapport à la quantité de minéraux essentiels au développement des plantes.

Prof. Sigal Savaldi-Goldstein

La recherche a été menée par le Dr Amar Pal Singh, stagiaire postdoctoral au laboratoire du professeur Sigal Savaldi-Goldstein, et a impliqué des collègues du laboratoire du professeur Arnon Henn du Technion et de l'ENS Lyon.

"Les plantes sont essentielles à la vie sur Terre et sont des organismes fascinants à étudier", explique le professeur Savaldi-Goldstein. "Ils diffèrent des animaux sous plusieurs aspects. Alors que les animaux peuvent se déplacer et migrer vers des endroits plus sûrs, vers des sources d'eau et autres, les plantes sont fixées sur place. Contrairement aux animaux, les plantes génèrent de nouveaux organes tout au long de leur vie et régulent leur taux de croissance en fonction des conditions environnementales essentielles à leur survie. Au cours de l'évolution, le règne végétal a développé diverses stratégies pour s'adapter aux conditions environnementales fluctuantes. La racine, par exemple, peut accélérer ou ralentir sa croissance et former de nouvelles racines latérales qui en émergent, en fonction de la disponibilité des nutriments dans le sol. "

Les hormones stéroïdiennes, appelées brassinostéroïdes, sont essentielles à la croissance et au développement des plantes. Les chercheurs du Technion ont évalué l'activité des brassinostéroïdes et des protéines qu'ils régulent dans la racine de l'Arabidopsis (une petite plante à fleurs associée au chou et à la moutarde). Ils ont découvert que les protéines de la voie des brassinostéroïdes étaient également affectées par les signaux provenant de la composition nutritive de l'environnement racinaire.

Les chercheurs ont démontré que la composition minérale dans les milieux de croissance des plantes (en laboratoire) peut avoir des effets contradictoires: une carence en fer dans l'environnement de la plante augmente l'intensité de la voie brassinostéroïde et accélère la croissance des racines. , qui conduit à une accumulation de fer dans la racine, affaiblit l'activité de la voie des brassinostéroïdes, ralentissant ainsi la croissance des racines.

Les chercheurs ont également identifié le lien entre la plante et son environnement dans ces processus - une protéine appelée BKI1. Ils ont découvert que cette protéine, connue pour réguler la voie des stéroïdes, est également affectée par les conditions environnementales. la carence en fer réduit ses niveaux d'expression, accélérant ainsi la croissance des racines, tandis que la carence en phosphate augmente son expression, entraînant un ralentissement de la croissance des racines. C'est-à-dire que BKI1 se trouve à une "intersection" entre une voie d'un signal d'origine interne (hormone) et une voie provenant de l'environnement (disponibilité des nutriments).

Les chercheurs ont également découvert un effet inverse: l'intensité de la voie des brassinostéroïdes affecte la quantité de fer accumulée dans la racine, qui sert de signal de rétroaction susceptible d'assurer la croissance des racines en fonction des conditions environnementales.

"Nous avons essentiellement découvert un mécanisme qui relie la disponibilité de ces deux nutriments - phosphate et fer - et la voie des stéroïdes, qui, ensemble, ajustent la croissance des racines".Comprendre la complexité de la réponse de la plante à la disponibilité limitée des minéraux pourrait à l’avenir améliorer le rendement des cultures tout en réduisant les besoins en engrais. "

Dès le début de ses travaux de recherche, le professeur Savaldi-Goldstein s'est concentré sur les plantes en tant que bon modèle pour étudier la biologie. Son laboratoire à la faculté de biologie du Technion cherche à comprendre les principes de développement chez les plantes. À cette fin, elle étudie les deux sources influençant la croissance des plantes, à savoir les signaux provenant de la plante et ceux provenant de son environnement. Son travail intègre différents outils expérimentaux tels que l'imagerie en direct, l'analyse de l'expression des gènes au niveau cellulaire et les techniques de génétique du développement.

Source : Technion

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