En continuant avec notre thème de Thanksgiving, voici comment les plantes récoltent de la nourriture pour leur propre dîner. Merci au Max Planck Institute for Plant Breeding Research pour leur travail sur cet article.
Dans la nature, les plantes saines sont inondées de bactéries et d'autres microbes, provenant principalement du sol dans lequel elles poussent. Cette communauté de microbes, le microbiote végétal , est essentiel pour une croissance optimale des plantes et protège les plantes des effets néfastes des micro-organismes pathogènes et des insectes. On pense également que le microbiote des racines des plantes améliore les performances des plantes lorsque les niveaux de nutriments sont faibles, mais les exemples concrets de telles interactions bénéfiques restent rares.
Le fer est l'un des micronutriments les plus importants pour la croissance et la productivité des plantes. Bien qu'abondant dans la plupart des sols, la faible disponibilité du fer limite souvent la croissance des plantes, car on le trouve sous des formes qui ne peuvent pas être absorbées par les plantes. Ainsi, des rendements de culture adéquats nécessitent souvent l'utilisation d'engrais chimiques, qui peuvent être nocifs pour l'environnement s'ils sont appliqués en excès. Maintenant, les chercheurs du MPIPZ dirigés par Paul Schulze-Lefert ont découvert une nouvelle stratégie employée par les plantes pour surmonter ce problème :elles libèrent des substances de leurs racines qui dirigent les bactéries associées aux plantes pour mobiliser le fer du sol afin que les plantes puissent facilement prenez-le.
Lorsqu'elles sont confrontées au fer sous des formes indisponibles, les plantes élaborent une réponse compensatoire pour éviter une carence en fer. Cette réponse de famine implique une reprogrammation extensive de l'expression des gènes ainsi que la production et la sécrétion de coumarines, des composés aromatiques qui sont rejetés par les racines des plantes et qui eux-mêmes peuvent améliorer la solubilité du fer. Fait intéressant, il a été récemment montré que les coumarines sont une force sélective, façonnant la composition des communautés bactériennes associées aux plantes. Or, il ressort que certaines coumarines agissent aussi comme un « SOS ” signal qui incite le microbiote racinaire à soutenir la nutrition en fer des plantes.
Pour évaluer d'abord la contribution du microbiote racinaire à la performance des plantes limitant le fer, Christopher Harbort et ses collègues ont utilisé un système contrôlé qui leur a permis de réguler la disponibilité du fer ainsi que la présence de bactéries associées aux racines. À l'aide du modèle de laboratoire, ils ont comparé des plantes complètement dépourvues de bactéries et des plantes avec une communauté synthétique ajoutée (SynCom) de commensaux bactériens qui reflète la diversité bactérienne racinaire observée dans la nature. Les auteurs ont constaté que l'ajout de ce SynCom bactérien améliorait fortement les performances des plantes cultivées sur du fer non disponible, mais pas celles cultivées avec du fer facilement disponible. La culture de plantes en association avec des souches bactériennes uniques leur a permis de déterminer que cette capacité de récupération du fer est répandue parmi les bactéries de différentes lignées bactériennes du microbiote racinaire. Lorsque les chercheurs ont réalisé les mêmes expériences avec des plantes limitées dans leur capacité à produire ou à sécréter des coumarines, la communauté de bactéries n'a apporté aucun bénéfice. Ainsi, ils pourraient montrer que les coumarines sécrétées par les plantes sont responsables de l'obtention de l'assistance nutritionnelle des commensaux bactériens sous limitation en fer.
Les résultats des auteurs suggèrent fortement que le microbiote racinaire fait partie intégrante de la façon dont les plantes s'adaptent à la croissance dans un sol pauvre en fer. De plus, en identifiant le signal d'assistance de la plante au microbe, cette recherche nous rapproche de l'exploitation des bactéries naturellement présentes dans le sol comme substitut aux engrais synthétiques. L'amélioration de la nutrition en fer des plantes pourrait non seulement améliorer les rendements agricoles, mais également augmenter la teneur en éléments nutritifs des cultures vivrières de base, une stratégie potentielle pour lutter également contre la carence en fer chez l'homme.
Pour en savoir plus : Les coumarines sécrétées par les racines et le microbiote interagissent pour améliorer la nutrition en fer chez Arabidopsis
Harbort, C. J., Hashimoto, M., Inoue, H., Niu, Y., Guan, R., Rombolà, A. D., Kopriva, S., Voges, M. J. E. E. E., Sattely, E. S., Garrido-Oter, R. ., Schulze-Lefert, P .
