Les plantes n'ont pas d'yeux, mais ils « voient » leur environnement à l'aide de la lumière.

Cela est rendu possible par des protéines appelées photorécepteurs qui absorbent la lumière et la convertissent en un signal qui active ou désactive les gènes. Jusqu'à maintenant, les scientifiques n'ont pas entièrement compris le mécanisme moléculaire sous-jacent à ce processus, qui permet aux plantes de reconnaître quand elles sont à l'ombre et de pousser vers le soleil, et de sentir la saison pour qu'ils puissent fleurir au printemps.

Des chercheurs de l'Université de Californie, Riverside a identifié la partie d'un photorécepteur végétal responsable des changements dépendants de la lumière dans l'expression des gènes, comme l'illustre un article publié aujourd'hui dans Communication Nature . L'étude a été dirigée par Meng Chen, professeur agrégé de biologie cellulaire au Collège des sciences naturelles et agricoles de l'UCR.

Chen et ses collègues ont étudié un groupe de photorécepteurs appelés phytochromes qui sont sensibles à la lumière rouge et rouge lointain, et sont conservés dans les plantes, champignons, et les bactéries. La recherche a été effectuée sur Arabidopsis thaliana, une petite plante à fleurs largement utilisée par les biologistes comme espèce modèle car elle est facile à cultiver et à étudier.

Les phytochromes contrôlent la croissance et le développement des plantes en modifiant la quantité ou la stabilité d'un autre groupe de protéines appelées facteurs de transcription dont le travail consiste à activer et désactiver les gènes. Pour savoir comment le photorécepteur régule la quantité de facteurs de transcription, L'équipe de Chen a porté son attention sur la structure du phytochrome, qui a deux domaines fonctionnels appelés domaines.

Bien qu'il soit connu qu'un domaine (appelé module N-terminal) détecte la lumière, la fonction de l'autre domaine (appelé module C-terminal) était restée inconnue. La plupart des scientifiques ne croyaient pas que le module C-terminal jouait un rôle dans la signalisation des changements dans l'expression des gènes chez les plantes, mais Chen n'était pas d'accord.

"Nous savons que dans les bactéries, qui utilisent une protéine similaire pour détecter la lumière, le module N-terminal détecte la lumière et le module C-terminal régule la stabilité des facteurs de transcription. Cependant, le modèle actuel chez les plantes est que le photorécepteur utilise le module N-terminal à la fois pour détecter et répondre aux signaux lumineux environnementaux, " dit Chen, qui est également membre de l'Institut de biologie intégrée du génome (IIGB) de l'UCR.

Le groupe de Chen a montré que le module C-terminal régule en fait l'expression des gènes, bien qu'il utilise une méthode très différente de celle des bactéries.

Chen a déclaré que les résultats ont des implications dans l'agriculture, où les agriculteurs cherchent de plus en plus à cultiver plus de nourriture sur moins de terres. Par exemple, lorsque les cultures sont plantées à haute densité, ils rivalisent pour la lumière, grandit souvent au détriment du rendement.

"Maintenant que nous comprenons comment la lumière provoque des changements dans la croissance et le développement, nous pouvons concevoir des plantes pour qu'elles soient aveugles à leurs voisins, donc on peut les planter plus densément sans voir de baisse de rendement, ", a déclaré Chen. "Nous pouvons prendre des cultures qui poussent bien dans une partie du monde et les concevoir pour qu'elles poussent sous d'autres latitudes et climats."