Le temps chaud affaiblit le système immunitaire des plantes, selon une étude

Les scientifiques du monde entier ne savent pas pourquoi les défenses des plantes contre les agents pathogènes s'estompent avec la hausse des températures. Cependant, le remède peut résider dans la génétique.

Par Costas Vasilopoulos
12 octobre 2022 12h47 UTC

Les scientifiques essaient depuis longtemps de comprendre pourquoi les plantes deviennent plus vulnérables aux maladies lorsque les températures augmentent.

Alors que des recherches pertinentes sont en cours, un groupe de chercheurs d'universités du monde entier a cherché des moyens de restaurer la capacité des plantes à se défendre contre les agents pathogènes par temps chaud.

À mesure que le changement climatique s'accélère, nous allons être sous pression pour apprendre des choses en laboratoire et les mettre plus rapidement sur le terrain. Je ne vois pas comment nous allons faire cela sans une plus grande acceptation des plantes génétiquement modifiées.- Marc Nishimura, chercheur sur l'immunité des plantes, Colorado State University

"Les plantes contractent beaucoup plus d'infections à des températures chaudes parce que leur niveau d'immunité basale est en baisse », a déclaré Sheng-Yang He, biologiste des plantes à l'Université Duke qui a dirigé l'équipe de recherche. "Nous avons donc voulu savoir, comment les plantes ressentent-elles la chaleur ? Et pouvons-nous réellement le réparer pour rendre les plantes résistantes à la chaleur ? »

, étude, publié dans Nature, portait sur Arabidopsis thaliana, une mauvaise herbe sans prétention largement connue sous le nom de cresson de souris, considérée comme la »rat de laboratoire des plantes' par les biologistes des plantes. Arabidopsis thaliana prospère sur les bords de route, les chemins ouverts et les terrains vagues et est utilisé dans des expériences dans le monde entier en raison de son cycle de vie court et de son génome court et facile à modifier.

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Les scientifiques ont déclaré que la principale hormone de défense d'Arabidopsis thaliana est l'acide salicylique, qui est utilisé par de nombreuses plantes, y compris les principales cultures, pour résister aux maladies. Cependant, la production d'acide salicylique peut être perturbée lorsque les températures augmentent de quelques degrés.

"Des conditions météorologiques extrêmes associé à changement climatique affectent de nombreux aspects de la vie végétale et animale, y compris la réponse aux maladies infectieuses », ont écrit les chercheurs. "La production d'acide salicylique, une hormone de défense centrale des plantes, est particulièrement vulnérable à la suppression par de courtes périodes de temps chaud au-dessus de la plage de température de croissance normale des plantes via un mécanisme inconnu.

Après des années de travail en laboratoire, les chercheurs ont isolé le gène CBP60g, qui peut empêcher la production de l'hormone acide salicylique chez les plantes lorsque les températures augmentent, neutralisant leur mécanisme de défense. La solution a contourné génétiquement le gène pour restaurer la défense de la plante à des températures plus élevées.

"Il s'agissait d'un effort pluriannuel et multi-institutionnel », a déclaré Christian Danve Castroverde, biologiste à l'Université Wilfrid Laurier au Canada et co-auteur de l'étude. Olive Oil Times.

"En 2013, [nous] avons découvert que de courtes périodes de température élevée avaient un impact considérable sur les défenses hormonales des plantes Arabidopsis contre l'infection par une bactérie appelée Pseudomonas syringae », a-t-il ajouté. "Après plusieurs années supplémentaires, nous avons finalement réussi à identifier la base moléculaire de la suppression de l'immunité d'Arabidopsis par des conditions de température chaude.

Les chercheurs ont contourné le gène en laboratoire en ajoutant un »promoteur.' La courte séquence d'ADN force le gène à transcrire (copier la séquence d'ADN dans une molécule d'ARN), restaurant la capacité d'Arabidopsis thaliana à produire l'hormone acide salicylique.

"Y compris le récepteur de l'acide salicylique et les gènes biosynthétiques, l'expression optimisée de CBP60g était suffisante pour restaurer largement la production d'acide salicylique, l'immunité basale et l'immunité déclenchée par l'effecteur à la température de croissance élevée sans compromis de croissance significatifs », ont écrit les chercheurs.

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L'équipe a commencé à tester la modification génétique sur des cultures vivrières telles que le colza. Ils prévoient également d'expérimenter d'autres cultures, notamment du blé et des pommes de terre. Cependant, Castroverde a déclaré qu'une quantité importante de recherches sur le terrain était nécessaire avant d'appliquer le correctif à grande échelle.

"De nombreuses plantes ont des gènes de type CBP60g, et beaucoup d'entre elles ont la capacité de fabriquer de l'acide salicylique », a-t-il déclaré. "Il semble que les plantes aient déjà une arme dans leur arsenal. Notre défi consiste maintenant à exploiter ce pouvoir. En termes d'applications agricoles, je pense que nous devons attendre d'avoir des résultats positifs dans les essais sur le terrain. »

Néanmoins, la solution spécifique proposée par l'équipe de recherche pour restaurer le système immunitaire des plantes suppose que les consommateurs soient prêts à accepter davantage de manipulations génétiques de leur alimentation.

"As le changement climatique s'accélère, nous allons être sous pression pour apprendre des choses en laboratoire et les mettre plus rapidement sur le terrain », a déclaré Marc Nishimura, expert en immunité des plantes à la Colorado State University, qui n'a pas participé à la recherche. "Je ne vois pas comment nous allons faire cela sans une plus grande acceptation des plantes génétiquement modifiées.

Une autre étude publié par des chercheurs de l'Université chinoise de Hong Kong en juin a averti que les rendements des cultures pourraient diminuer de 20 % dans le monde d'ici 2050 en raison de la pollution par l'ozone et des effets du changement climatique

Malgré leur succès dans la restauration des défenses de l'Arabidopsis thaliana contre la chaleur, les chercheurs ont souligné le fait que le manque de compréhension de l'influence d'un réchauffement climatique sur l'efficacité du système immunitaire des plantes est "une préoccupation majeure pour la productivité agricole future, la préservation des écosystèmes et l'émergence de nouvelles pandémies de maladies des plantes.

Cependant, ils ont ajouté que leurs résultats indiquent que les cultures deviendront plus résistantes à l'avenir.

"Nous avons pu rendre l'ensemble du système immunitaire de la plante plus robuste à des températures chaudes », a déclaré He, le biologiste végétal de Duke. "Si cela est également vrai pour les plantes cultivées, c'est vraiment important car nous avons alors une arme très puissante.



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