Chercheurs du Département des sciences végétales, Université d'Oxford, ont découvert une nouvelle voie biochimique dans les plantes qu'ils ont nommée CHLORADE.

En manipulant la voie CHLORAD, les scientifiques peuvent modifier la façon dont les plantes réagissent à leur environnement. Par exemple, la capacité de la plante à tolérer des stress tels qu'une salinité élevée peut être améliorée.

Les chercheurs espèrent que leurs résultats, Publié dans Science , ouvrira la voie à de nouvelles stratégies d'amélioration des cultures, ce qui sera vital alors que nous sommes confrontés à la perspective d'assurer la sécurité alimentaire à une population qui devrait atteindre près de 10 milliards d'ici 2050.

La voie CHLORAD aide à réguler les structures à l'intérieur des cellules végétales appelées chloroplastes. Les chloroplastes sont les organites qui définissent les plantes. Avec de nombreux autres métabolismes, fonctions de développement et de signalisation, les chloroplastes sont responsables de la photosynthèse, le processus par lequel l'énergie solaire est exploitée pour alimenter les activités cellulaires de la vie.

Par conséquent, les chloroplastes sont indispensables, non seulement pour les plantes mais aussi pour la myriade d'écosystèmes qui dépendent des plantes, et pour l'agriculture.

Les chloroplastes sont composés de milliers de protéines différentes, dont la plupart sont fabriqués ailleurs dans la cellule et importés par l'organite. Ces protéines doivent toutes être très soigneusement régulées pour garantir le bon fonctionnement de l'organite. La voie CHLORAD fonctionne en éliminant et en éliminant les protéines chloroplastiques inutiles ou endommagées; d'où le nom CHLORADE, qui signifie "dégradation des protéines associées aux chloroplastes".

Professeur Paul Jarvis, chercheur principal, a déclaré:"Deux décennies après l'identification de la machinerie d'importation de protéines chloroplastiques - qui fournit de nouvelles protéines aux chloroplastes - notre découverte de la voie CHLORAD révèle pour la première fois comment un individu, les protéines indésirables sont éliminées des chloroplastes.'

Chercheur, Dr Qihua Ling, a déclaré:«Nos études précédentes ont montré que les protéines des membranes chloroplastiques sont digérées par un système de dégradation des protéines en dehors des chloroplastes. Donc, la question clé était :comment les protéines chloroplastiques sont-elles extraites de la membrane pour permettre cela ? Notre découverte du système CHLORAD répond à cette question, et nous avons identifié deux nouvelles protéines qui agissent dans le processus.'

Co-chercheur, Dr William Broad, a ajouté :« Les chloroplastes sont des organites eucaryotes qui proviennent de bactéries photosynthétiques il y a plus d'un milliard d'années, par un processus appelé endosymbiose. Remarquablement, le système CHLORAD contient un mélange de composants d'origine eucaryote et d'origine bactérienne. Cela fournit un exemple fascinant de la façon dont les cellules hôtes eucaryotes ont évolué progressivement, coopter les outils disponibles de manière innovante, pour gouverner leurs organites endosymbiotiques.

Peter Burlinson, Frontier Bioscience Lead au Conseil de recherche en biotechnologie et sciences biologiques, a déclaré:«La découverte de cette voie biochimique est un bon exemple de la façon dont les connaissances de la recherche fondamentale en biologie végétale peuvent révéler de nouvelles stratégies potentielles pour développer des cultures plus productives et plus résilientes. Cela permet d'illustrer la valeur de la science fondamentale pour contribuer à relever les principaux défis mondiaux, notamment une population mondiale croissante, les contraintes environnementales et une demande accrue pour assurer la sécurité alimentaire.'

D'ici 2050, le niveau actuel de la production alimentaire doit augmenter d'au moins 70 % pour répondre aux demandes d'une population mondiale croissante et orienter les préférences alimentaires vers davantage de produits animaux, tandis que 38 % des terres du monde et 70 % de l'eau douce sont déjà utilisés pour l'agriculture. Stress abiotiques, y compris la sécheresse, hautes et basses températures, salinité du sol, carences nutritionnelles, et métaux toxiques, sont la principale cause de perte de rendement, diminution de la productivité des cultures de 50 à 80 % selon la culture et la situation géographique.

Ainsi, développer des cultures résistantes au stress qui peuvent avoir des rendements stables dans des conditions de stress est une stratégie importante pour assurer la sécurité alimentaire future. Ce besoin est particulièrement urgent compte tenu de la fréquence accrue des conditions météorologiques extrêmes qui accompagnent le changement climatique mondial, qui provoquent des stress environnementaux plus sévères, des foyers de maladies des plantes plus fréquents, et une baisse du rendement et de la qualité de la récolte.

Innovation de l'Université d'Oxford (OUI), le bras de commercialisation de la recherche de l'Université, gère la technologie.