Un groupe de scientifiques de l'Université de Nagoya au Japon a utilisé une technique microscopique spécialisée pour observer le processus de reproduction interne de la plante Arabidopsis. Leurs conclusions, publiées dans les EMBO Reports , révèlent le mécanisme derrière une fleur femelle attirant sélectivement un seul homologue mâle. Ces résultats fournissent des informations qui peuvent aider à optimiser la production de semences et à améliorer les pratiques de sélection agricole.

Les angiospermes, communément appelées plantes à fleurs, possèdent des organes reproducteurs mâles et femelles. Dans le processus de reproduction d'une plante, lorsqu'un grain de pollen qui transporte des gamètes mâles atterrit sur le stigmate d'une autre fleur, il initie la formation d'un tube pollinique. Le tube s'étend à travers le style et dans l'ovaire, permettant aux spermatozoïdes d'atteindre l'ovule et les cellules centrales d'un ovule pour la fécondation.

Pour mieux comprendre ce processus, les chercheurs ont créé une technique microscopique unique utilisant un microscope à deux photons. Selon l'auteur principal, Yoko Mizuta, ces trois années d'efforts ont été comme un voyage. "Cela impliquait des techniques délicates de manipulation des échantillons et l'optimisation des conditions, telles que les longueurs d'onde d'excitation, pour obtenir une imagerie en profondeur des fleurs", a-t-elle expliqué.

Grâce à leur technique, l’équipe a pu observer, pour la première fois, l’allongement de plusieurs tubes polliniques au sein d’un pistil vivant et leur attirance unique pour les tissus féminins. Cela leur a permis d'identifier un signal émis par le tissu maternel qui attire les tubes polliniques en les amenant à s'allonger le long du tissu des étamines et à atteindre le site de fécondation. C'est le signal qui permet la gestion précise du guidage individuel du tube pollinique.

Le guidage individuel des tubes polliniques est un processus critique dans la reproduction des plantes qui implique une navigation précise des tubes polliniques jusqu'aux ovules individuels. Ce mécanisme assure la fécondation réussie des angiospermes en facilitant le couplage spécifique entre les ovules et les tubes polliniques individuels.

En plus du signal qui favorise l'attraction entre les individus, Mizuta et ses collègues ont également été surpris de trouver un signal de répulsion. Ce signal était émis lors de l'attraction d'un tube pollinique, décourageant l'attraction ultérieure de tubes polliniques supplémentaires. En plus du processus de blocage de 45 minutes qui empêche plusieurs spermatozoïdes de féconder le même ovule, un signal de répulsion dirige également les prétendants rejetés vers d'autres ovules non appariés.

"Je trouve le système de répulsion fascinant", a déclaré Mizuta. "Les cellules qui génèrent le système d'attraction sont pour la plupart des cellules synergiques, alors que les cellules qui génèrent le système de répulsion comprennent plusieurs types tels que des cellules somatiques et gamétophytes à plusieurs niveaux. Je trouve très intéressant que tous les couplages impliquent ce mécanisme d'attraction et de répulsion. "

Une analyse plus approfondie a montré la complexité du processus de guidage individuel du tube pollinique, révélant un mécanisme de régulation complexe qui nécessite l'implication de diverses cellules chez les plantes mâles et femelles. Cette régulation précise garantit une fertilisation réussie et une production efficace de semences, en particulier dans des conditions environnementales difficiles.

Mizuta a souligné l'importance de ce mécanisme pour maximiser la production de semences. "En orchestrant précisément le comportement des tubes polliniques, les plantes ont développé un mécanisme pour assurer une fécondation réussie et une production efficace de graines sur la terre ferme avec un nombre limité de prétendants", a-t-elle fait remarquer.

Cette recherche fournit des informations précieuses sur la façon dont les plantes se reproduisent et pourrait potentiellement bénéficier à la sélection agricole en augmentant la production de graines et en améliorant les taux de germination.

Plus d'informations : L'imagerie approfondie révèle la dynamique et la signalisation dans le guidage individuel du tube pollinique, Rapports EMBO (2024). DOI :10.1038/s44319-024-00151-4

Informations sur le journal : Rapports EMBO

Fourni par l'Institut des biomolécules transformatrices (ITbM), Université de Nagoya