Les scientifiques des plantes de l'Université de Liverpool ont révélé de nouvelles connaissances sur les mécanismes qui permettent à certaines plantes de conserver l'eau et de tolérer la sécheresse.

La recherche, qui est publié dans La cellule végétale , pourrait être utilisé pour aider à produire de nouvelles cultures qui peuvent prospérer dans des régions auparavant inhospitalières, régions chaudes et sèches du monde.

Plantes résistantes à la sécheresse, comme les cactus, agaves et succulentes, utiliser une forme améliorée de photosynthèse connue sous le nom de métabolisme de l'acide crassulacéen, ou CAM, pour minimiser les pertes d'eau.

La photosynthèse consiste à prélever du dioxyde de carbone dans l'atmosphère pour le transformer en sucres grâce à la lumière du soleil. Contrairement à d'autres plantes, Les plantes CAM sont capables d'absorber le CO2 pendant la nuit plus fraîche, qui réduit les pertes d'eau, et stocker le CO2 capturé sous forme d'acide malique à l'intérieur de la cellule, permettant son utilisation pour la photosynthèse sans perte d'eau le lendemain.

La photosynthèse CAM est régulée par l'horloge circadienne interne de la plante, ce qui permet aux plantes de se différencier et d'anticiper le jour et la nuit et d'ajuster leur métabolisme en conséquence. Cependant, on sait relativement peu de choses sur les processus moléculaires exacts qui sous-tendent le moment optimal où le CO2 est stocké et libéré de cette manière unique.

Une équipe de chercheurs de l'Institut de biologie intégrative de l'Université a examiné une enzyme d'intérêt appelée PPCK qui est impliquée dans le contrôle de la conversion du CO2 en sa forme stockée pendant la nuit (acide malique; l'acide de fruit qui donne un goût piquant aux pommes) et vice-versa. Ils voulaient savoir si le PPCK était un composant nécessaire à l'ingénierie de la photosynthèse CAM et l'ont testé en désactivant le gène PPCK dans la plante succulente CAM Kalanchoë fedtschenkoi.

Ils ont trouvé que, pour que CAM fonctionne correctement, les cellules doivent allumer le PPCK chaque nuit en fonction de leur horloge circadienne interne. Quand ils ont empêché Kalanchoë de faire du PPCK la nuit, les plantes ne pouvaient capter qu'un tiers du CO2 capté par les plantes normales.

En outre, ils ont découvert que les plantes qui étaient incapables de fabriquer du PPCK chaque nuit avaient des altérations de leur horloge circadienne, une découverte surprenante qui suggère que les métabolites associés à la CAM communiquent des informations sur l'heure de la journée au chronométreur central de l'usine.

Le Dr James Hartwell a commenté :« La sécheresse est une cause clé des pertes de récoltes mondiales, il est donc essentiel de comprendre les mécanismes par lesquels certaines plantes adaptées au désert ont évolué pour survivre au stress hydrique pour concevoir une meilleure tolérance à la sécheresse chez les espèces cultivées.

"Notre travail démontre que les efforts en cours pour concevoir la photosynthèse CAM dans d'autres plantes devront inclure le PPCK. La complexité inattendue que nous avons révélée dans la relation entre le PPCK, La FAO et l'horloge circadienne soulignent également la nécessité de poursuivre les recherches sur les processus de FAO avant de pouvoir pleinement comprendre et exploiter leurs méthodes. »