Les tomates sont l’une des cultures les plus populaires et les plus polyvalentes au monde, mais elles sont également vulnérables aux sécheresses, qui deviennent de plus en plus fréquentes et graves en raison du changement climatique.
Cependant, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Californie à Davis et de l’Université de Californie à Riverside a révélé comment les racines de tomates peuvent faire face au manque d’eau et même améliorer leur croissance en cas de stress.
Les résultats pourraient avoir des implications sur d’autres cultures et sur la sécurité alimentaire face au réchauffement climatique.
Les racines de tomates ont leur propre esprit
L’étude, publiée dans la revue Nature Plants, a montré que les racines des tomates peuvent détecter et réagir à la sécheresse indépendamment des pousses, les parties aériennes de la plante.
Les chercheurs ont découvert que lorsque le sol est sec, les racines produisent davantage d’une hormone appelée acide abscissique (ABA), qui déclenche une série de changements dans les cellules des racines.
Ces changements incluent l’augmentation de la production de lignine et de subérine, deux substances qui rendent les parois cellulaires plus rigides et plus imperméables, et la réduction de la taille et du nombre de pores appelés stomates, qui régulent les échanges gazeux et la perte d’eau.
Ces adaptations aident les racines à retenir l’eau et à prévenir le flétrissement, mais elles ont aussi un autre effet surprenant : elles stimulent la croissance des racines.
Les chercheurs ont découvert que l’ABA active un gène appelé SlERF6, qui à son tour active un autre gène appelé SlEXPA2.
Ce gène code pour une protéine qui relâche les parois cellulaires et permet aux cellules de se développer et de se diviser, ce qui donne des racines plus longues et plus épaisses.
Les chercheurs ont également découvert que SlEXPA2 s’exprime davantage au niveau des pointes des racines, les régions où se produit l’essentiel de la croissance.
Les chercheurs ont confirmé que ces réponses sont spécifiques aux racines et ne dépendent pas des signaux provenant des pousses.
Pour ce faire, ils ont utilisé différents types de plantes : certaines avaient des pousses et des racines normales, d’autres dont les pousses avaient été retirées et d’autres encore avaient des pousses mutantes qui ne pouvaient ni détecter ni produire d’ABA.
Dans tous les cas, les racines se sont comportées de la même manière lorsqu’elles ont été exposées à la sécheresse, ce qui indique qu’elles disposent de leur propre système de détection et de réponse à la sécheresse.
Aider d’autres cultures à survivre à la sécheresse
Les chercheurs ont également comparé les réponses des racines de tomates à celles de deux autres cultures : le riz et l’Arabidopsis, une petite plante à fleurs largement utilisée comme organisme modèle en biologie végétale.
Ils ont découvert que les gènes et les voies impliqués dans l’adaptation des racines à la sécheresse sont hautement conservés parmi ces espèces, ce qui suggère qu’ils sont communs à de nombreuses plantes.
Cela signifie que les connaissances acquises grâce à l’étude des racines de tomates pourraient être appliquées pour améliorer la tolérance à la sécheresse d’autres cultures.
L’une des applications possibles consiste à utiliser le génie génétique ou l’édition génétique pour améliorer l’expression ou l’activité des gènes qui favorisent la croissance des racines et la rétention d’eau, tels que SlERF6 et SlEXPA2.
Une autre possibilité consiste à recourir à la sélection sélective ou à la variation naturelle pour identifier et sélectionner les plantes dotées d’un système racinaire plus efficace.
Les chercheurs suggèrent également que la manipulation de l’humidité du sol ou du régime d’irrigation pourrait être un moyen de stimuler les réponses des racines et d’améliorer les performances des cultures dans des conditions de sécheresse.
Les chercheurs espèrent que leur étude contribuera au développement de cultures plus résilientes et productives, capables de faire face aux défis du changement climatique et d’assurer la sécurité alimentaire d’une population croissante.
Ils prévoient également de poursuivre leurs recherches sur les mécanismes moléculaires et les conséquences écologiques de l’adaptation des racines à la sécheresse chez les tomates et d’autres plantes.
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