Les plantes sont des organismes étonnants qui peuvent convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique grâce à la photosynthèse.
Mais que se passe-t-il lorsque les jours raccourcissent et que la lumière du soleil se fait rare ? Comment les plantes s’adaptent-elles aux changements de saisons et maintiennent leur croissance et leur survie ?
Des scientifiques de l’Université d’État du Michigan ont découvert certains des secrets que les plantes utilisent pour faire face à des journées plus courtes et à moins de soleil.
Les plantes augmentent leur efficacité photosynthétique et réduisent leur taux de respiration
Les chercheurs ont étudié une plante appelée Cameline sativaune culture modèle d’oléagineux, utilisant des techniques de spectrométrie de masse et de métabolomique.
Ils ont comparé la croissance et le métabolisme de plantes cultivées dans des conditions de jours longs (16 heures de lumière et 8 heures d’obscurité) et de jours courts (8 heures de lumière et 16 heures d’obscurité).
Ils ont constaté que les plantes à jours courts avaient un taux de photosynthèse plus élevé et un taux de respiration plus faible que les plantes à jours longs.
Cela signifie que les plantes de jours courts ont pu capter plus d’énergie lumineuse et en utiliser moins pour leur propre entretien.
Ils ont également investi plus d’énergie dans leurs pousses, où a lieu la photosynthèse, et moins dans leurs racines, où a lieu la respiration.
Les chercheurs ont expliqué qu’il s’agit d’un mécanisme adaptatif que les plantes ont développé pour faire face à des journées plus courtes et à moins de soleil.
En augmentant leur efficacité photosynthétique et en réduisant leur taux de respiration, les plantes peuvent optimiser leur bilan énergétique et éviter le manque de carbone pendant la nuit plus longue.
Les plantes stockent plus de sucre sous forme d’amidon et ralentissent leur échange de métabolites
Une autre façon pour les plantes de faire face à des journées plus courtes et à moins de soleil est de stocker plus de sucre sous forme d’amidon pendant la journée et de l’utiliser comme source d’énergie pendant la nuit.
Les chercheurs ont découvert que les plantes à jours courts avaient des niveaux d’amidon plus élevés dans leurs feuilles que les plantes à jours longs.
L’amidon est un glucide complexe qui peut être décomposé en sucres simples en cas de besoin. En stockant plus d’amidon, les plantes peuvent garantir qu’elles disposent de suffisamment d’énergie pour soutenir leur croissance et leur métabolisme pendant la période sombre.
Les chercheurs ont également découvert que les plantes à jours courts avaient des niveaux de métabolites dans leurs vacuoles inférieurs à ceux des plantes à jours longs.
Les vacuoles sont de grands compartiments dans les cellules végétales qui stockent diverses substances, telles que des sucres, des acides aminés, des acides organiques et des ions.
L’échange de métabolites entre les vacuoles et d’autres compartiments cellulaires est régulé par des transporteurs, qui sont des protéines qui déplacent les substances à travers les membranes.
Les chercheurs ont suggéré qu’en ralentissant l’échange de métabolites, les plantes peuvent maintenir leur bilan carbone et empêcher l’accumulation de composés toxiques pendant la nuit.
Implications pour l’amélioration des cultures et le changement climatique
Les résultats de l’étude révèlent certains des systèmes complexes et affinés que les plantes doivent gérer avec des journées de durée variable, ce qui pourrait aider à développer de nouvelles variétés de cultures pouvant pousser dans une plus large gamme de climats.
Par exemple, en manipulant les gènes qui contrôlent le taux de photosynthèse, le taux de respiration, la synthèse de l’amidon et le transport des métabolites, il pourrait être possible de créer des plantes capables de produire plus de biomasse et d’huile dans différentes conditions d’éclairage.
L’étude a également des implications pour comprendre comment les plantes réagiront au changement climatique, qui devrait affecter la durée et l’intensité de la lumière du jour dans différentes régions du monde.
En étudiant comment les plantes s’adaptent à des journées plus courtes et à moins de soleil, les chercheurs espèrent mieux comprendre comment les plantes s’adapteront à l’environnement changeant et comment atténuer les impacts négatifs du changement climatique sur la productivité végétale et la sécurité alimentaire.
L’étude a été publiée dans la revue Plant Physiology et a été dirigée par Tom Sharkey, professeur émérite au Département de biochimie et de biologie moléculaire, et Yair Shachar-Hill, professeur au Département de biologie végétale de la Michigan State University.
La recherche a été soutenue par le Département américain de l’Énergie et la National Science Foundation.
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