La plante à la croissance la plus rapide au monde offre des indices génomiques pour les cultures de nouvelle génération

Les scientifiques de la Harnessing Plants Initiative du Salk Institute espèrent s’attaquer aux problèmes du changement climatique et de la sécurité alimentaire en démêlant l’architecture génomique derrière diverses espèces végétales, et ils viennent de tirer des leçons précieuses de l’exemple à la croissance la plus rapide que nous connaissons. En étudiant la génétique de la petite plante aquatique connue sous le nom de lentille d’eau, les chercheurs ont acquis une nouvelle compréhension de la façon dont elle favorise son propre développement par rapport à d’autres fonctions végétales typiques, ce qui pourrait s’avérer utile dans les efforts d’optimisation des cultures pour l’avenir.

Duckweed, moins connu sous le nom de Wolffia, pousse dans des environnements d’eau douce partout dans le monde et est consommé dans certaines parties de l’Asie du Sud-Est. Il ne comporte pas de racines, est constitué d’une seule structure de feuille-tige et se reproduit lorsqu’une plante fille bourgeonne de la mère. Chaque plante de lentille d’eau a environ la taille d’une tête d’épingle et la plante est capable de doubler de taille quotidiennement, ce qui a suscité l’intérêt des scientifiques travaillant dans le domaine de la sécurité alimentaire.

Mais les fondements génétiques qui donnent Wolffia son incroyable capacité à croître si rapidement a jusqu’ici échappé à ces scientifiques. Pour percer ce mystère, l’équipe du Salk Institute s’est agrandie Wolffia plantes soumises à des cycles lumière / obscurité en laboratoire. La plupart des plantes étant fortement influencées par les cycles de lumière et d’obscurité, l’idée était d’analyser les gènes de Wolffia tout au long de ce processus pour déterminer lesquels étaient actifs à différents moments de la journée.

« Étonnamment, Wolffia ne possède que la moitié du nombre de gènes régulés par les cycles lumière / obscurité par rapport aux autres plantes », explique Todd Michael, premier auteur de l’article. «Nous pensons que c’est pourquoi il se développe si vite. Il n’a pas de règlements qui limitent sa croissance. »

Sowjanya Sree / Philomena Chu

De plus, l’équipe a constaté que Wolffia se passe de certains des attributs clés dont dépendent les autres plantes pour survivre. Lorsque certaines espèces présentent les gènes nécessaires pour développer des systèmes racinaires complexes ou des défenses contre les animaux domestiques tels que les épines ou les soies, Wolffia s’en sort très bien sans eux.

«Cette plante a libéré la plupart des gènes dont elle n’a pas besoin», dit Michael. «Il semble avoir évolué pour se concentrer uniquement sur une croissance rapide et incontrôlée.»

En 2019, nous avons examiné une recherche de la Harnessing Plants Initiative démontrant comment des espèces végétales communes peuvent être modifiées génétiquement pour développer des systèmes racinaires plus profonds, ce que l’équipe espère exploiter pour les faire stocker plus de carbone. Cela s’inscrit dans l’un des objectifs primordiaux du groupe de recherche, qui est de développer des plantes de nouvelle génération qui peuvent être optimisées pour certains comportements.

Ces découvertes récemment découvertes sur la façon dont cette plante simple est capable de croître si rapidement éclaireront également les efforts de l’équipe, offrant aux scientifiques un modèle avec lequel étudier certaines caractéristiques du comportement des plantes et les rôles joués par certains gènes.

«De nombreux progrès scientifiques ont été réalisés grâce à des organismes vraiment simples, comme la levure, les bactéries et les vers», explique Michael. «L’idée ici est que nous pouvons utiliser une plante absolument minimale comme Wolffia pour comprendre le fonctionnement fondamental de ce qui fait d’une plante une plante. »

La recherche a été publiée dans la revue Recherche sur le génome.

Source: Institut Salk