Les plantes se préviennent-elles lorsqu'elles sont en danger ?

Météo d'Arabie - Il semble que les plantes qui s'avertissent mutuellement ressemblent à une scène fictive d'un film, où l'ennemi commence à attaquer un arbre, mais l'arbre lui fait face, envoie un message d'avertissement pour que les arbres proches y répondent et se déclenche. mettre en place son propre groupe de défenses, afin de pouvoir protéger la forêt.

Il convient de noter qu’il n’y a pas besoin de magie dans le monde réel pour créer cette scène, car les vrais arbres de notre planète peuvent communiquer et s’avertir mutuellement des dangers, et une étude récente a révélé comment cela fonctionne.

Comment les arbres s’avertissent-ils lorsqu’ils sont en danger ?

Il a été démontré que les plantes infectées libèrent des composés chimiques spécifiques , qui peuvent infiltrer les tissus sains d'autres plantes, activant ainsi leurs mécanismes de défense. Cette compréhension plus approfondie du processus pourrait aider les scientifiques et les agriculteurs à renforcer l'immunité des plantes contre les attaques d'insectes ou la désertification bien avant qu'elles ne se déclarent. se produire.

Masatsugu Toyota, le chercheur principal de cette étude, publiée dans la revue Nature Communications, a noté que cette étude est la première du genre, qui met en évidence la possibilité d'une « communication végétale ». Il ajouta:

"Peut-être pourrons-nous exploiter ce système pour alerter des usines entières et activer de multiples réponses aux menaces futures ou aux changements environnementaux, tels que les pénuries d'eau."

Dans les années 1980, l'idée des arbres « communicants » a commencé à prendre racine dans la conscience environnementale, lorsque deux écologistes ont mené une expérience combinant des centaines de chenilles, de pyrales et de branches de saules et d'aulnes pour surveiller la réponse des arbres. que les arbres en danger ont commencé à sécréter des composés chimiques qui composent leurs feuilles... Il n'attire pas les insectes et est difficile à digérer pour eux, afin de dissuader leurs attaques.

Les arbres communiquent et échangent des défenses chimiques à distance

Mais le plus curieux est que les scientifiques ont découvert des arbres sains de la même espèce, situés à 30 à 40 mètres des arbres endommagés, sans avoir de racines reliées aux arbres endommagés, mais ces arbres sécrétaient les mêmes défenses chimiques pour se préparer à repousser. attaques d'insectes, et les scientifiques ont ensuite produit des résultats similaires lorsqu'ils ont étudié les érables et les peupliers endommagés.

Ces premières équipes de recherche ont eu l’idée naissante que les arbres s’enverraient des signaux chimiques par l’air, ce que l’on appelle aujourd’hui « l’écoute clandestine ». Au cours des quatre dernières décennies, les scientifiques ont observé cette communication entre cellules végétales chez plus de 30 espèces végétales, notamment le haricot de Lima, le tabac, la tomate, l'armoise et les plantes à fleurs de la famille de la moutarde. Cependant, jusqu’à présent, on ne comprenait pas clairement les composés bioactifs responsables ni comment les détecter.

Andre Kessler, un expert en écologie végétale qui n'a pas participé à cette recherche, a souligné l'importance de cette découverte en déclarant :

"Il y a eu un certain débat dans ce domaine, d'abord sur la manière dont ces composés sont généralement absorbés par la plante, puis sur la manière dont ils modifient le métabolisme de la plante en fonction des signaux détectés."

Le langage des plantes... Comment interagissent-elles et communiquent-elles avec le monde qui les entoure ?

Bien que les plantes n'aient pas d'oreilles ni d'yeux pour communiquer comme les humains, des recherches antérieures ont révélé qu'elles sont capables d'interagir avec le monde qui les entoure en libérant des produits chimiques appelés « composés organiques volatils », que nous pouvons sentir et qui ressemblent à la façon dont les humains parlent. Les plantes utilisent une variété de ces composés à des fins différentes. Certains sont utilisés pour attirer les pollinisateurs, tandis que d’autres servent de défense contre les prédateurs.

Parmi ces composés, il existe une classe spécifique qui est émise lorsqu’une plante est exposée à une blessure, à savoir les composés volatils des feuilles vertes. Ces composés, comme leur nom l'indique, sont produits par la plupart des plantes vertes qui portent des feuilles et sont présents lorsque la plante est exposée à un dommage physique, comme l'odeur agréable qui émane de l'herbe fraîche.

Réponse des plantes

Dans le cadre de cette nouvelle recherche, Toyota et son équipe ont mené une série d'expériences au cours desquelles ils ont écrasé des feuilles à la main, placé des chenilles sur des plants de moutarde et de tomate Arabidopsis dans le but de stimuler l'émission d'une gamme de substances volatiles à feuilles vertes, puis ont pulvérisé les substances volatiles résultantes. vapeurs sur des plantes saines pour examiner leur réaction.

Pour suivre les réponses des plantes saines, l'équipe a génétiquement modifié ces plantes pour qu'elles émettent des signaux lorsqu'elles interagissent au sein de cellules individuelles. La signalisation calcique joue un rôle important dans les fonctions cellulaires de la plupart des organismes sur Terre, y compris les humains. Lorsque les neurones reçoivent un signal électrique signal, ils s’ouvrent. Des canaux ioniques, permettant au calcium d’entrer. Cette augmentation du calcium peut déclencher la libération de neurotransmetteurs, ce qui entraîne une contraction musculaire des cellules musculaires.

Toyota a confirmé que les signaux calciques jouent un rôle similaire dans les plantes et que, selon le type de plante, les signaux calciques peuvent contribuer à l'envoi de messages conduisant à la fermeture des feuilles des plantes ou même à la digestion des insectes.

Après plusieurs tests sur les substances volatiles vertes feuillues, l'équipe a découvert que seules deux de ces substances semblaient augmenter la signalisation intracellulaire du calcium. Ils ont également détecté pour la première fois une augmentation de la signalisation du calcium dans les cellules de garde qui composent les pores des feuilles des plantes. , appelés stomates. Il semble surtout que ces composés puissent s’infiltrer dans les tissus internes de la plante.

Comment la signalisation calcique peut-elle renforcer les défenses contre les insectes ?

Selon Kessler, professeur à l'Université Cornell,

"Ces matériaux ne peuvent pas facilement s'infiltrer à la surface de la plante." "Ils doivent passer par des stomates, qui permettent à la plante d'inspirer du dioxyde de carbone et d'expirer de l'oxygène pour réaliser la photosynthèse."

Toyota affirme que la signalisation calcique est comme un interrupteur pour activer les réponses défensives de la plante. Après avoir augmenté le signal, l'équipe a découvert que la plante augmente la production de certaines expressions génétiques pour se protéger. Par exemple, la plante peut commencer à produire certaines protéines qui empêcher les insectes de mâcher les feuilles, ce qui affaiblirait les insectes.

Toyota explique :

"Si vous avez des plantes possédant beaucoup de ces gènes, elles deviennent très puissantes contre les insectes herbivores."

Grâce à cette nouvelle compréhension, les chercheurs affirment que les plantes peuvent être fortifiées contre les menaces et les stress avant qu'ils ne surviennent, un peu comme si on leur donnait un « vaccin ». Par exemple, des plantes saines pourraient être exposées à des plantes infestées d'insectes ou de substances volatiles liées aux feuilles pour stimuler leur patrimoine génétique. Cette découverte pourrait également contribuer à rendre les plantes plus résilientes pendant les périodes de sécheresse, leur permettant ainsi de retenir des quantités d'eau supplémentaires.

Adapter les plantes aux enjeux environnementaux

Kessler a souligné que lorsque les plantes sont exposées à la sécheresse au début de leur vie, elles sont plus à même de mieux faire face à ce défi que les plantes qui n'ont pas été exposées à la sécheresse, et cela est lié à un changement complet du métabolisme de la plante, et en Dans ce contexte, les plantes s'adaptent pour faire face à des conditions environnementales difficiles et développent différentes réponses pour relever les défis.

Au cours de son étude des plantes, Toyota a mené des recherches qui incluent la plantation de plusieurs graines pour de futures recherches. L'un des mystères observés dans cette étude est de savoir pourquoi seuls deux volatiles verts feuillus pénètrent dans les stomates et stimulent la signalisation du calcium. la recherche comprend l'identification de différents récepteurs dans les plantes qui peuvent être liés à la structure chimique des deux composés mentionnés.

Il convient de noter que les plantes présentent également des réponses spécifiques aux attaques d'insectes, c'est-à-dire qu'elles réagissent différemment selon les espèces d'herbivores qui s'en nourrissent. Ce comportement est impressionnant et est étudié en profondeur par Kessler et son équipe.

En bref, Kessler suggère que la capacité des plantes à s'adapter aux défis qui les entourent et à développer des réponses diverses exprime une sorte d'intelligence dans le monde végétal et son étude de ces questions contribue à notre compréhension de la façon dont les plantes interagissent avec l'environnement et s'adaptent aux changements.

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Sources:

poste de Washington