Une découverte des scientifiques de Texas A&M AgriLife Research à Dallas fournit de nouvelles informations sur l'horloge biologique ou circadienne, comment il régule l'efficacité élevée de l'utilisation de l'eau dans certaines usines, et comment les autres, y compris les plantes alimentaires, pourrait être amélioré pour la même efficacité, peut-être de croître dans des conditions inhabitables pour eux aujourd'hui.

Les scientifiques dans leur étude, publié dans la revue Biologie et évolution du génome , identifier 1, 398 facteurs de transcription, protéines qui régulent l'expression de certains gènes chez l'ananas. De celles, près de la moitié présentaient des profils d'expression génique spécifiques à l'heure de la journée ou diurnes, ce qui pourrait être important pour découvrir les contrôles génétiques de l'utilisation de l'eau dans les plantes.

"Il s'agit d'une étape importante dans la compréhension de la régulation circadienne globale de la photosynthèse économe en eau et de la façon dont cette efficacité pourrait être reproduite dans d'autres plantes, à savoir les cultures vivrières, " a déclaré le Dr Qingyi Yu, AgriLife Research professeur agrégé de génomique végétale à Dallas.

L'étude de son équipe fait suite au prix Nobel de physiologie ou médecine 2017, décerné cette année pour des découvertes liées aux mécanismes moléculaires qui contrôlent le rythme circadien.

Le groupe de Yu s'est concentré sur l'ananas, une plante tropicale économe en eau qui utilise le métabolisme de l'acide crassulacéen ou la photosynthèse CAM. Lors de la photosynthèse, Les plantes CAM ouvrent leurs stomates la nuit pour faciliter les échanges gazeux économes en eau par rapport aux plantes C3, dont les échanges gazeux, moins économes en eau, se produisent pendant la journée. La majorité des cultures vivrières, y compris le riz, blé, soja et coton, utiliser la photosynthèse C3.

Les chercheurs ont découvert que certains gènes régulés par l'horloge biologique s'expriment de manière similaire dans deux types de tissus de la plante d'ananas :ceux qui contribuent à la photosynthèse et ceux qui ne le font pas. La découverte représente un nouveau paradigme pour identifier les gènes d'horloge de base, dit Yu. La méthode a révélé ce qui pourrait être des composants de l'horloge circadienne ou de l'oscillateur qui régulent l'activité de la CAM.

La découverte est un pas en avant dans la compréhension des mécanismes génétiques de la photosynthèse CAM très économe en eau et dans l'utilisation des connaissances pour la production végétale à l'avenir, dit Yu.

"Nous pensons qu'à un moment donné, nous pouvons améliorer les plantes C3 à forte intensité d'eau dans la mesure où elles utilisent également la photosynthèse CAM, " dit-elle. " En comprenant ces contrôles génétiques, nous pouvons aider les plantes à s'adapter aux changements climatiques, peut-être cultiver de la nourriture dans des environnements où ce serait impossible aujourd'hui."

Yu a déclaré que la prochaine étape de la recherche en cours consiste à confirmer les fonctions du futur oscillateur circadien.