Bien qu’étroitement apparentées, Lindernia brevidens et Lindernia subracemosa réagissent très différemment au manque d’eau.
Photo : Xiaomin Song / Université de Bonn

Cette plante résiste bien à la sécheresse et se comporte comme une semence

Une équipe de chercheurs allemands et américains a décodé le génome de deux plantes n’ayant pas le même degré de tolérance à la sécheresse. Ils ont découvert des différences caractéristiques semblant avoir un lien avec la tolérance à la sécheresse.

Un mystère continue de déconcerter les botanistes : alors que certaines plantes peuvent résister à des semaines de sécheresse, d’autres commencent à dépérir après n’avoir manqué d’eau que pendant une courte période. Des chercheurs du monde entier essaient d’expliquer cette différence. En effet, si on en connaissait les causes, on pourrait peut-être créer de nouvelles variétés résistant à la sécheresse.

Au cours des dernières décennies, un certain nombre de mécanismes contribuant à insensibiliser les végétaux à la sécheresse ont déjà été expliqués. Mais dans de nombreux domaines, la recherche continue d’avancer à tâtons. Cela tient également au fait qu’il est difficile de comparer entre elles les espèces tolérantes à la sécheresse et les espèces sensibles à la sécheresse. Souvent, elles présentent des différences si grandes qu’il est difficile de déterminer celles qui sont à prendre en compte pour la tolérance à la sécheresse.

Mais une étape vient peut-être d’être franchie. Avec des collègues américains, des chercheurs de l’université de Bonn, Allemagne, ont décodé les génomes de deux plantes présentant différents degrés de tolérance à la sécheresse. Ils ont découvert des différences caractéristiques ayant probablement un lien avec la façon dont ces plantes résistent à la sécheresse. Par exemple, l’espèce tolérante à la sécheresse adopte un programme génétique similaire à celui qui intervient dans les semences. C’est la première fois qu’une telle comparaison a été effectuée entre des plantes supérieures étroitement apparentées. Les résultats ont été publiés dans la revue spécialisée The Plant Cell.

Comme l’explique l’université de Bonn dans un communiqué de presse, le botaniste Eberhard Fischer a rapporté deux espèces végétales d’une excursion en Afrique de l’Est. Ces deux espèces appartiennent à la famille des Linderniaceae, ce qui veut dire qu’elles sont étroitement liées. Malgré cela, elles réagissent de manière très différente au manque d’eau. Alors que Lindernia brevidens survit sans problème à des phases de sécheresse, Lindernia subracemosa y est beaucoup plus sensible.

« Nous avons séquencé les gènes de ces deux espèces et les avons comparés les uns aux autres, » explique la professeure Dorothea Bartels, de l’Institut de physiologie moléculaire et de biotechnologie des plantes (IMBIO) de l’université de Bonn. « Cette étape nous a déjà permis de constater quelques différences intéressantes. Par exemple, le patrimoine génétique des Lindernia est à 90 pour cent identique. Or, certains gènes de la tolérance à la sécheresse sont considérablement plus nombreux dans Lindernia brevidens – parfois jusque dans 26 copies. »

Des réactions très différentes à la sécheresse

Dans une étape suivante, les chercheurs ont cherché à savoir quels gènes devenaient actifs en réaction à la sécheresse. Leur étude a donné un résultat important : la réaction des deux espèces de Lindernia au manque d’eau a été très différente, dès les premiers stades de sécheresse. « Même dans des conditions de sécheresse relativement peu marquées, il n’y a pratiquement pas de point commun entre les réactions génétiques des deux plantes, » a souligné Mme Bartels. Les feuilles de Lindernia brevidens semblent passer dans un mode similaire à celui qui est normalement actif dans les semences, qui sont encore capables de germer après de longues périodes de privation d’eau.

Les régions contrôlant les activités des gènes sont une cause de la différence de réaction entre les deux plantes. Dans Lindernia brevidens, contrairement à Lindernia subracemosa, des modifications génétiques infimes ont pu être détectées. Dans certains cas, le code génétique de ces séquences de contrôle ne diffère qu’en un seul point. Et pourtant cette modification peut considérablement modifier le comportement du gène contrôlé. « Dans Lindernia subracemosa, nous avons constaté des changements à la suite desquels certains gènes de tolérance à la sécheresse ne sont plus transcrits, » explique Dorothea Bartels.

Au total, l’étude donne une impression étonnamment complexe de la façon dont la tolérance à la sécheresse évolue. « Une chose est certaine, cette capacité ne résulte pas de l’action d’un gène particulier, » a indiqué Mme Bartels. Elle espère néanmoins que les résultats de cette recherche fondamentale contribueront à produire, à longue échéance, des plantes cultivées pouvant mieux résister à la sécheresse. Compte tenu des changements climatiques auxquels de nombreux pays sont confrontés, cela constituerait une importante stratégie permettant d’assurer la sécurité alimentaire des populations concernées.

(Université de Bonn / wi)

 

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Référence:

Robert VanBuren, Ching Man Wai, Jeremy Pardo, Valentino Giarola, Stefano Ambrosini, Xiaomin Song et Dorothea Bartels : Desiccation tolerance evolved through gene duplication and network rewiring in Lindernia ; The Plant Cell (en anglais)