Recherche de plantes nouvellement pensée: mécanismes de défense contrôlés par la lumière décryptés

Recherche de plantes nouvellement pensée: mécanismes de défense contrôlés par la lumière décryptés

Dans le monde fascinant de la recherche sur les plantes, les scientifiques ont fait des progrès significatifs. Contrairement à de nombreux autres êtres vivants, les plantes ne sont pas en mesure de se déplacer vers un autre endroit en cas de menaces de prédateurs ou de conditions environnementales défavorables. Cela signifie qu'ils ont dû développer des stratégies innovantes pour survivre. Les résultats sur la façon dont les plantes réagissent aux menaces ont récemment été publiés par une équipe de l'Université Julius Maximilians de Würzburg (JMU) et pourraient révolutionner les bases de nos connaissances sur les processus de signal de légumes.

Le rôle central du calcium

Un facteur clé dans la réaction des plantes au stress est le calcium messager secondaire. Les modifications du niveau de calcium dans la cellule activent divers mécanismes de défense. Cependant, il a également été constaté que les changements dans le potentiel membranaire, c'est-à-dire les surfaces chargées électriquement des cellules, jouent un rôle important.

Contrôle d'éclairage innovant et rhodopsine

Pour leur étude, les chercheurs ont travaillé avec des usines de tabac qui sont équipées de canaux ioniques spéciaux qui peuvent être activés par la lumière. Cette méthode optogénétique, qui a déjà révolutionné les neurosciences, a été transférée à la recherche sur les plantes. La Channelrhodopsine, qui provient d'algues, est essentielle pour cette technologie et permettent des manipulations ciblées de processus cellulaires à travers les rayons légers.

Les progrès significatifs dans l'utilisation de la rhodopsines de canal sont le résultat de décennies de recherche. Il y a plus de 20 ans, Peter Hegemann, Georg Nagel et Ernst Bamberg ont jeté les bases de l'optogénétique. Dans la présente étude, les chercheurs ont pu montrer que l'activation des canaux calciques dans les usines de tabac joue un rôle décisif dans leurs réactions de stress.

surmonter les défis techniques

Un autre détail important était la source lumineuse utilisée. Afin d'éviter les activations indésirables de la rhodopsine, les plantes ont dû être conservées dans des chambres de croissance spéciales avec une lumière LED rouge. Dans ces conditions, les plantes ont montré un développement sain et ont permis les expériences précises qui étaient nécessaires pour tester le rôle du calcium dans la réponse au stress des plantes.

Connaissance des mécanismes de défense des plantes

La recherche a clairement montré que le stress hydrique et la détection des intrus activent différents chemins de signal par les plantes. Dans les plantes qui ont utilisé les canaux de calcium, aucune augmentation de l'hormone de la plante, l'acide abscordique (ABA) ne devait être déterminée après une stimulation optogénétique. En revanche, les plantes avec des canaux anions ont réagi avec une réaction de défense, qui a été exprimée, par exemple, par des feuilles flétrées.

Un autre point remarquable est la libération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), qui pourraient être mesurées par les scientifiques. Ces réactions font partie des mécanismes de défense qui activent les plantes contre les prédateurs. La combinaison de ces résultats représente une étape importante dans le traitement du signal des plantes et ouvre la porte à des recherches supplémentaires.

Dans l'ensemble, les auteurs de l'étude reconnaissent que ces découvertes ne peuvent être que le début d'une nouvelle ère dans la recherche sur les plantes. La possibilité d'utiliser des outils optogénétiques efficaces pour analyser les chemins de signal complexes des plantes aura sans aucun doute un impact sur de nombreux domaines de recherche.