Les plantes existent dans des conditions environnementales variables et souvent défavorables, ce qui nécessite le fonctionnement d'une variété de mécanismes d'adaptation pour leur survie sous l'action de facteurs de stress. L'étude de tels mécanismes d'adaptation et l'identification des moyens de les contrôler ouvre de larges perspectives pour sauver les cultures agricoles en cas de sécheresse et de températures élevées, développement de la maladie, nuisibles et autres facteurs qui menacent la vie végétale. Actuellement, la grande majorité des chercheurs est impliquée dans l'étude de processus d'adaptation relativement lents qui se développent au cours des heures, jours et semaines. Cependant, en cas de développement rapide de facteurs de stress, de telles réponses adaptatives peuvent ne pas être assez efficaces. Par conséquent, il est important d'identifier les mécanismes qui conduisent au développement de changements adaptatifs quelques minutes ou dizaines de minutes après l'apparition du facteur de stress.
Un de ces mécanismes est lié aux réponses électriques des plantes, qui font l'objet des recherches de Vladimir Sukhov, professeur agrégé au Département de biophysique, Université d'État Lobatchevski de Nijni Novgorod, et ses collègues. Ils ont publié un article, "La tolérance à haute température de la photosynthèse peut être liée à des réponses électriques locales dans les feuilles de pois, " dans Frontières en physiologie , dans le cadre d'un sujet de recherche distinct axé sur le rôle des signaux électriques intercellulaires dans l'adaptation et la communication des plantes.
Les chercheurs ont montré pour la première fois qu'une augmentation modérée de la température des feuilles induit le développement de petites réponses électriques qui durent plusieurs minutes. Dans environ la moitié des expériences, de telles réponses sont observées même lorsque la température des feuilles n'augmente qu'à 30°C, c'est-à-dire dans des conditions typiques de la période estivale. Un chauffage plus intense (jusqu'à 40°C et 45°C), ce qui correspond à des températures extrêmement élevées pendant la saison estivale, provoque des réponses électriques supplémentaires dans les feuilles des plantes. Ce résultat est d'une importance fondamentale, puisque dans les études précédentes, les réponses électriques ont été induites en chauffant les parties de la plante à une température supérieure à 50°C. Les chercheurs se sont demandé si les réponses électriques qui se produisent sous un fort chauffage peuvent être observées dans des conditions naturelles ou sur le terrain. Les découvertes des scientifiques de Nijni Novgorod montrent que cela est très probable.
Cependant, le fait qu'une réponse électrique soit générée ne prouve pas qu'elle participe au processus d'adaptation. Des recherches antérieures ont montré que les réponses électriques causées par un chauffage préliminaire important d'une partie de la plante ont un effet notable sur le processus photosynthétique de la plante dans son ensemble et, en particulier, augmenter sa résistance à l'action ultérieure des températures élevées. À la fois, la possibilité d'un effet positif des réponses électriques induites par la chaleur sur la résistance à la chaleur du processus photosynthétique a nécessité une analyse supplémentaire, qui a été réalisée par le Dr Sukhov et son groupe. Il a été montré que les paramètres des signaux électriques sont étroitement liés à la stabilité thermique du processus photosynthétique. Une résistance thermique plus élevée est observée pour une plus grande amplitude de réponses électriques, avec un plus grand nombre de telles réponses se produisant pendant le chauffage, et aussi dans le cas d'un seuil de température inférieur pour le développement de la réponse électrique. Les résultats montrent que la génération de réponses électriques joue un rôle essentiel dans l'augmentation de la stabilité thermique des processus photosynthétiques dans les feuilles des plantes. En outre, le développement d'un tel effet ne nécessite pas de températures extrêmement élevées, et peut se produire dans les conditions d'une journée chaude habituelle.
Les résultats de ces recherches ouvrent de larges perspectives pour développer des méthodes de contrôle de la résistance des plantes agricoles aux températures élevées en contrôlant leur capacité à générer des réponses électriques. En particulier, en cas de risque de températures élevées, qui peut être estimée sur la base d'une prévision météorologique, ou en cas de détection précoce de dommages thermiques dans les plantes en conditions de terrain, il est conseillé d'utiliser des méthodes qui facilitent la génération de réponses électriques à un échauffement modéré des feuilles des plantes. Une telle méthode consiste à traiter les plantes avec des hormones de stress, ce qui peut affecter de manière significative l'état des plantes même à de très faibles concentrations actives.
Ainsi, les travaux de recherche des scientifiques de Nijni Novgorod ouvrent la voie au contrôle de la résistance des plantes en régulant l'électrogenèse. Cependant, pour réaliser ce type de contrôle, il est nécessaire de mettre en place un système de retour d'expérience qui permettra un diagnostic précoce des dommages thermiques d'une plante particulière (ou d'un groupe de plantes) dans les conditions de terrain pour prendre les mesures nécessaires. La principale tâche actuelle du Dr Sukhov et de son équipe est de créer un tel système basé sur l'enregistrement de l'indice de réflexion des feuilles.
