Les scientifiques ont enfin découvert comment une étrange plante du désert peut prospérer dans l’un des endroits les plus chauds de la planète. Il s’avère que la plante courageuse réorganise son intérieur lorsque la température augmente.
La Vallée de la Mort en Californie connaît fréquemment des conditions extrêmes. les températures montent souvent au-dessus de 120 degrés Fahrenheit (49 degrés Celsius) à l’ombre. La plupart des plantes se fanent face à une telle chaleur, mais une plante, Tidestromia oblongifoliaprospère.
Aujourd’hui, les chercheurs ont découvert que ces arbustes à fleurs gris-vert poussent des feuilles plus petites et réorganisent leur intérieur pour s’épanouir dans des conditions très chaudes. Ils ont également constaté que l’arbuste présente la meilleure tolérance photosynthétique à la chaleur – la capacité de photosynthèse à des températures élevées de toutes les plantes connues.
La recherche a été publié le 17 novembre dans la revue Current Biology.
Le changement climatique est faire grimper les températures mondiales et augmenter la fréquence des vagues de chaleur. La chaleur est réduisant déjà les rendements des cultures pour les aliments de base comme le blé et le maïs, et les scientifiques et les responsables sont inquiet de ce que cela signifie pour la sécurité alimentaire alors que les températures continuent d’augmenter.
Les plantes qui aiment la chaleur, comme T. oblongifoliapourrait détenir les secrets permettant à d’autres plantes de survivre à la chaleur et de conserver la nourriture dans les assiettes des gens. « Comprendre leurs adaptations pourrait aider les chercheurs à concevoir des cultures, des environnements et des stratégies de gestion pour améliorer la croissance dans des températures élevées de plus en plus fréquentes et prolongées », co-auteur de l’étude. Seung Rheebiologiste végétal et directeur du Plant Resilience Institute de la Michigan State University, a déclaré à Live Science.
Les scientifiques savent depuis des décennies qu’il y a quelque chose de spécial dans T. oblongifolia. À des températures plus élevées, le taux de croissance de la plupart des autres plantes photosynthèse décline. Mais en 1972, des chercheurs ont montré que T. oblongifoliac’est la photosynthèse a culminé à 117 F (47 °C).Pour découvrir comment le survivant robuste peut continuer à photosynthétiser et à prospérer pendant que d’autres plantes se fanent, les chercheurs à l’origine de la nouvelle étude ont collecté des graines dans la Vallée de la Mort et ont cultivé les plantes dans des conteneurs de croissance. Lorsque les plantes avaient huit semaines, les scientifiques les ont soumises aux conditions de la Vallée de la Mort pendant un mois. Ils ont ensuite observé les réactions des plantes, telles que la quantité de dioxyde de carbone qu’elles absorbaient.
Dans les deux jours, T. oblongifolia avait intensifié son taux de photosynthèse. Au bout de 10 jours, il avait triplé sa biomasse avec une profusion de feuilles plus petites que celles qu’il produit à des températures plus basses.
Mais le changement vraiment surprenant s’est produit au sein de l’usine. Les scientifiques ont découvert qu’il se développait davantage mitochondriesqui sont les centrales électriques – ou batteries – à l’intérieur de la cellule. Ces mitochondries étaient également plus mobiles et capables de se rapprocher des sites de photosynthèsequi se déroule à l’intérieur d’organites spéciaux appelés chloroplastes.
« Cette plante déplace les mitochondries, réduisant leur volume, mais augmentant la densité de sorte qu’il y ait des centres d’énergie concentrés autour des chloroplastes », Andy Leighun écologiste végétal à l’Université de technologie de Sydney en Australie, spécialisé dans les plantes thermophiles et n’a pas été impliqué dans la recherche, a déclaré à Live Science.
En réponse aux températures brutales de la Vallée de la Mort, les chloroplastes de la plante sont également passés d’ovales à une forme en forme de coupe – ce qui avait déjà été observé chez les algues mais pas chez les plantes qui ont de nombreux chloroplastes dans la même cellule. Les chercheurs ne savent pas exactement comment la forme de la coupe favorise la photosynthèse et la survie.
T. oblongifolia recâble également son transcriptomequi est un script de tous les messages d’ARN que la cellule produit à un moment donné et indique quels gènes sont utilisés ou exprimés. Certains des gènes actifs se sont concentrés sur la réponse à la chaleur et sur le système de réparation de la plante.
Rhee a déclaré que la prochaine étape de l’équipe serait d’identifier et de caractériser les gènes candidats pour affiner davantage la façon dont la plante survit. Ceux-ci pourraient alors permettre aux chercheurs de trouver de nouvelles façons d’aider d’autres plantes à survivre à la hausse des températures.
« Les mécanismes qui conduisent à la sensibilité à la température sont bien connus, mais des stratégies pour surmonter ces inefficacités sont encore en cours d’élaboration. » Carl Bernacchiun chercheur en cultures à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign qui n’a pas été impliqué dans la recherche, a déclaré à Live Science. Les nouvelles connaissances fournissent « une feuille de route pour potentiellement surmonter ces défis », a-t-il déclaré.
T. oblongifoliaLes stratégies adoptées pour survivre et prospérer à des températures élevées pourraient « contribuer à accroître la résilience des cultures non seulement pour l’avenir, mais aussi pour les régions du monde qui souffrent actuellement d’insécurité alimentaire », a-t-il ajouté.
Leigh était enthousiasmé par la nouvelle recherche. T. oblongifolia « pourrait reconfigurer physiquement sa machinerie photosynthétique lorsque les puces étaient en panne, et maintenir la fonction photosynthétique lorsque c’était stressant. C’est vraiment cool », a-t-elle déclaré.
Leigh, qui étudie les plantes thermophiles dans les déserts brûlants d’Australie, a déclaré que les scientifiques ignorent encore beaucoup de choses sur les organismes qui survivent dans des environnements extrêmes.
« Cette espèce particulière ressemble à une mauvaise herbe – une chose vraiment bizarre qu’on pourrait simplement ignorer », a-t-elle déclaré. « Il existe des plantes vraiment étranges qui font des choses étranges qui pourraient être la clé pour améliorer nos cultures. »
