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Pétunia : nouvelles perspectives pour améliorer les récoltes

communiqué de presse du 8 mars 2012

La plupart des plantes vivent en symbiose avec des champignons du sol, avec pour résultat un meilleur accès à l’eau et aux nutriments. Grâce à des travaux sur le pétunia réalisés avec le soutien du Pôle de recherche national (NCCR) Survie des plantes, des biologistes de l’Université de Zurich sous la direction d’Enrico Martinoia ont mis en évidence que l’établissement d’une telle relation symbiotique impliquait l’intervention d’une protéine de transport spécifique. Ils publient cette semaine leurs résultats dans la prestigieuse revue Nature. Un contrôle ciblé de cette protéine pourrait déboucher sur un accroissement des récoltes.
 
Près de 80% de toutes les plantes terrestres entretiennent une relation symbiotique avec des champignons vivant dans le sol. Les champignons approvisionnent la plante en eau, en éléments nutritifs essentiels tels que les phosphates et les nitrates, ainsi qu’en éléments trace comme le zinc. La plante, de son côté, offre aux champignons les hydrates de carbone dont ils ont besoin. On pense que les plantes ont dû attendre cette symbiose pour pouvoir sortir de l’eau et conquérir la terre ferme il y a 400 millions d’années.
 
La formation de cette symbiose est un processus strictement régulé que la plante déclenche en cas de baisse du niveau des nutriments. Les racines produisent une hormone – la strigolactone – qui est détectée par le champignon. Des filaments du champignon (les hyphes) poussent alors en direction des racines, se faufilent dans son épiderme et au travers de cellules de passage isolées, pour finalement aboutir dans le cortex des  racines. Là, les hyphes forment un réseau de fines branches ressemblant à des arbres miniatures (les arbuscules) et donnent à la relation symbiotique son nom : symbiose mycorhizienne vésiculo-arbusculaire.
 
Jusqu’il y a cinq ans environ, la strigolactone était connue pour induire la germination des semences d’herbes parasites vers une plante hôte. A l’époque, personne ne comprenait pourquoi des plantes produisaient cette substance, qui semblait se révéler néfaste pour elles. Ce n’est qu’au moment où le rôle de cette hormone dans la formation des mycorhizes a été découvert qu’il devint clair que l’attraction des parasites n’était qu’un effet secondaire de la symbiose.
 
Comment la strigolactone pénètre-elle dans le sol?
 
Savoir comment les strigolactones sont relâchées dans le sol et comment les champignons trouvent les points d’entrée spécifiques dans les racines restait un mystère jusqu’à présent. Les recherches entreprises sous la direction d’Enrico Martinoia, professeur à l’Université de Zurich et membre du NCCR Survie des plantes ont permis de trouver des réponses à ces questions, en collaboration avec l’équipe de Harro Bouwmeester à Wageningen (Pays-Bas).
 
 « Avec le pétunia comme plante modèle, nous avons pu démontrer que la protéine PhPDR1 assurait le transport des strigolactones », explique Enrico Martinoia. Cette protéine appartient à la famille des transporteurs ABC que l’on trouve dans des organismes simples comme les bactéries, mais aussi chez les humains.
 
Augmentation de la production et contrôle des mauvaises herbes
 
« Nos résultats pourront aider à renforcer la mycorhization des plantes dans des sols où la plante et le champignon peinent à établir des mycorhizes, assure Enrico Martinoia. La mycorhization peut être en effet stimulée là où elle est stoppée pour cause de sécheresse ou, au contraire, d’inondation. » Ceci favoriserait l’approvisionnement de la plante en nourriture, ce qui se traduirait par une augmentation des récoltes.
 
En outre, grâce à la découverte du transporteur de la strigolactone, la sécrétion de l’hormone dans le sol pourrait aussi être arrêtée, empêchant ainsi une invasion excessive d’herbes parasites tentées d’abuser des ressources de leur hôte. « Ceci est particulièrement important dans les régions d’Afrique où la mauvaise herbe du genre Striga et d’autres parasites indésirables détruisent régulièrement plus de 60% des cultures », conclut Enrico Martinoia.

 

Contacts

Professor Enrico Martinoia
Institute of Plant Biology
University of Zurich
Tel.: +41 44 634 82 22
 
Press release edited by:
 
Beat Müller
Media Relations
University of Zurich
Tel.: +41 44 634 44 32
Email: beat.mueller@kommunikation.uzh.ch

 

A petunia plant

Reference:
Tobias Kretzschmar, Wouter Kohlen, Joelle Sasse, Lorenzo Borghi, Markus Schlegel, Julien B. Bachelier, Didier Reinhardt, Ralph Bours, Harro J. Bouwmeester and Enrico Martinoia. A petunia ABC protein controls strigolactone-dependent symbiotic signalling and branching. Nature, doi:10.1038/nature10873.