Les scientifiques ont peut-être trouvé un nouveau moyen de favoriser la croissance des cultures dans des conditions agricoles dégradantes :en s'intéressant aux racines.
Une nouvelle étude menée par l'Université de Californie à Riverside a révélé qu'une protéine – la bouchée « kinase du récepteur de l'inflorescence et des apex des racines, » ou IRK, pour faire court - dans les racines des plantes envoie des signaux à d'autres cellules qui influencent la croissance ou non des racines.
"La racine est une sorte d'organe intéressant, mais nous ne comprenons pas grand-chose à la façon dont les racines poussent, " a déclaré Jaimie Van Norman, l'auteur principal de l'étude et professeur adjoint de sciences végétales à l'Université de Californie Riverside, "C'est en grande partie parce qu'ils sont hors de vue."
Les plantes n'ont pas de "cerveau" au sens traditionnel du terme, mais ils sont en quelque sorte capables de prendre des décisions sur le moment et la manière dont ils grandissent. Van Norman s'intéresse à la façon dont cela se passe, et j'ai vu IRK, découvert pour la première fois au début des années 2000 par une équipe au Japon, comme une opportunité intéressante.
« Je cherchais spécifiquement ce genre de protéines, ", a déclaré Van Norman. « Je m'intéresse à la façon dont les cellules se parlent dans les plantes [parce que] elles n'ont pas de système nerveux. »
Van Norman et son équipe de recherche ont d'abord attaché un marqueur fluorescent vert à l'IRK pour déterminer où il se trouve dans les cellules de la plante. Contrairement à de nombreuses autres protéines, qui sont logés à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule, seul l'extérieur des cellules radiculaires s'éclaire avec le marqueur IRK.
"La protéine n'est que d'un côté de la cellule, ", a déclaré Van Norman. « Cela suggère que la protéine est positionnée pour recevoir des informations spécifiquement de cette direction. [Dans ce cas], cela suggère que l'information vient de l'extérieur.
Une fois qu'ils savaient où était IRK, l'équipe a modifié le génome de certaines plantes pour « désactiver » la protéine et l'empêcher d'envoyer des signaux à d'autres cellules. Puis, ils ont observé les jeunes racines des deux groupes d'échantillons pousser dans une boîte de Pétri. Les cellules des racines sans IRK se sont multipliées plus rapidement et ont développé des racines plus grosses que leurs homologues actives avec IRK.
« Nous pensons que son travail consiste à réprimer la division cellulaire, ", a déclaré Van Norman. "Quand il manque, ces cellules se divisent de façon irrégulière.
Les chercheurs ont étudié l'IRK chez un parent de moutarde, mais ils disent que les gènes qui codent pour la protéine sont également présents dans d'autres cultures (bien que Van Norman ait admis qu'ils n'avaient pas examiné les « plantes ancestrales » comme les mousses).
Les scientifiques ne peuvent pas encore dire exactement comment IRK fonctionne en dehors du laboratoire - par exemple, Van Norman a déclaré qu'ils ne savaient pas encore ce qui active ou désactive l'IRK, mais l'étude suggère que l'IRK réagit aux conditions environnementales pour décider si les racines doivent pousser.
« Les plantes ne peuvent pas simplement quitter l'environnement - elles doivent se débrouiller avec ce qui s'y trouve, », a expliqué Van Norman. « La croissance et l'environnement sont étroitement liés de telle sorte que la plante peut arrêter sa croissance dans un environnement négatif, comme l'hiver dans le Maine.
Prochain, Van Norman espère comprendre si les racines plus grosses survivent mieux au stress.
« Quand on mute IRK, les racines s'élargissent, ", a déclaré Van Norman. « Nous nous demandons si ces racines sont mieux capables d'absorber l'eau et les nutriments - sont plus grosses mieux, ou y a-t-il un certain équilibre si vous avez ces cellules supplémentaires, cela vous rend-il moins bon pour faire le travail des racines ? »
Si IRK peut être modulé avec succès, Van Norman a déclaré que les agriculteurs peuvent contrôler si les racines deviennent plus grosses pour des plantes potentiellement plus productives, ou plus petit pour tenir les mauvaises herbes à distance ou suspendre la croissance des cultures jusqu'à ce qu'une violente tempête passe.
"En général, l'étude des racines et de la façon dont elles contrôlent la croissance dans différentes conditions environnementales va conduire à une amélioration spectaculaire des cultures, ", a déclaré Van Norman. « Les milieux pédologiques se dégradent. Les terres agricoles se dégradent en qualité. C'est de plus en plus salé, il est de plus en plus privé de nutriments. Nous devrons comprendre comment poussent les racines afin de stimuler la productivité en surface dans l'avenir de l'agriculture. »
