Avec la hausse des températures mondiales et la diminution populations de pollinisateursla production alimentaire est devenue de plus en plus difficile pour les producteurs.
Les fraises sont de bons modèles pour la recherche sur la pollinisation car leurs graines se trouvent à la surface du fruit. Crédit image : Zhongchi Liu
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Université du Maryland aborde ce problème, en donnant un aperçu de la manière exacte dont les plantes à fleurs développent des fruits et des graines.
« Comprendre ce processus est particulièrement important car les cultures vivrières courantes – telles que les arachides, le maïs, le riz et les fraises – sont toutes des fruits et des graines dérivés de fleurs », a déclaré Zhongchi Liu, auteur principal de l’étude. « Savoir comment les plantes « décident » de transformer une partie de leurs fleurs en fruits et en graines est crucial pour l’agriculture et notre approvisionnement alimentaire.
Financé par le Fondation nationale des sciences des États-Unisl’étude a été publiée dans la revue Communication Nature.
Dans l’étude, Liu et son équipe ont cherché à découvrir comment la fertilisation – ou la pollinisation – déclenche une plante à fleurs pour démarrer le processus de développement des fruits. L’équipe soupçonnait qu’un système de communication interne était chargé de signaler à la plante de développer des fruits. Pourtant, les chercheurs ne savaient pas comment ce système était activé par la fertilisation ou la pollinisation.
Pour le savoir, l’équipe a simulé les mécanismes de pollinisation et de développement des fruits à l’aide de fraisiers. Les fraises sont particulièrement adaptées à la modélisation de la fertilisation en raison de leur structure unique et de l’emplacement des graines.
« En tant que fruit » à l’envers « , les graines de fraise sont beaucoup plus faciles à manipuler et à observer que les graines d’autres fruits comme les tomates », a expliqué Liu. « Cela nous a permis de visualiser plus facilement les graines et d’en extraire des informations génétiques à plusieurs étapes du développement de la plante. »
Liu et son équipe ont identifié AGL62, un gène présent universellement dans toutes les plantes à fleurs, comme déclencheur de la production de fruits et de graines d’une plante.
AGL62 stimule la production d’une hormone essentielle de croissance des plantes appelée auxine. Une fois le gène activé, l’auxine est synthétisée pour provoquer la création d’un tégument, la couche protectrice externe d’une graine; l’endosperme, la partie d’une graine qui fournit de la nourriture à un embryon de plante en développement ; et des fruits. Le rôle de l’auxine dans la régulation de la croissance de l’endosperme est particulièrement important pour les chercheurs car il a un impact sur la taille du grain et l’élargissement du fruit.
« Les niveaux d’auxine peuvent limiter la taille d’un endosperme et la quantité de nutriments que l’endosperme peut accumuler pour un embryon de plante », a déclaré Liu. « Plus d’auxine peut augmenter la taille des grains et stimuler l’élargissement des fruits. Lorsqu’il y a moins d’auxine, les endospermes sont incapables de nourrir correctement les embryons de plantes et nous nous retrouvons avec une productivité réduite des cultures – des fruits plus petits ou déformés qui ne sont pas commercialement viables.
Gerald Schoenknecht, directeur de programme à la Division des systèmes organiques intégratifs de la NSF, a ajouté : « Les fraises sont des exemples classiques de la façon dont l’auxine, une hormone végétale produite dans les graines, contrôle la taille des fruits. La découverte d’un gène nécessaire à la synthèse de l’auxine après la fécondation peut ouvrir la voie au développement du fruit sans fécondation.
La source: NSF
