Une biochimiste de l'Université Purdue et ses collègues ont mis au point de nouvelles méthodes pour augmenter la production de composés volatils importants pour les défenses des plantes et pour une utilisation dans les biocarburants, pharmaceutiques et autres produits. Tout en étudiant comment les plantes peuvent émettre plus efficacement ces composés, L'équipe de Natalia Dudareva a également découvert un facteur inattendu jouant un rôle dans les fonctions cellulaires des plantes.

L'équipe de Dudareva avait précédemment analysé l'émission de composés volatils à travers les membranes plasmiques et travaillait à la simplification du passage à travers la cuticule, une substance cireuse à la surface des organes végétaux qui fait partie des défenses d'une plante contre les agents pathogènes et les parasites. La cuticule aide également les plantes à retenir l'eau, et de même peut piéger des composés volatils dans les tissus.

La solution, l'équipe a pensé, serait d'amincir la cuticule. Le laboratoire l'a fait en retirant manuellement une partie de la cuticule des fleurs de pétunia et en développant des pétunias génétiquement modifiés qui avaient des cuticules plus fines.

"Si la cuticule sert de barrière à l'extérieur d'une fleur, logiquement, on pourrait penser qu'une cuticule plus fine faciliterait la circulation des composés volatils des plantes, " dit Dudareva, éminent professeur de biochimie et directeur par intérim du Purdue Center for Plant Biology. "Nous avons vu le contraire, toutefois. L'amincissement de la cuticule a entraîné une diminution des émissions de composés volatils et encore moins de production de ces composés dans l'ensemble des plantes."

Avant ces constatations, qui ont été publiés dans la revue Nature Chimie Biologie , la cuticule n'était pas connue pour jouer un rôle dans le métabolisme volatil interne. L'équipe, qui comprenait également le chercheur postdoctoral en biochimie Pan Liao et l'étudiant diplômé en génie chimique Rick Ray, ont découvert que le problème clé est que les composés volatils hydrophobes sont attirés pour s'accumuler dans la cuticule hydrophobe, qui empêche l'accumulation cellulaire interne.

"Quand nous avons affiné la cuticule, nous avons réduit la quantité de stockage volatile, " dit Joseph Lynch, un chercheur scientifique dans le laboratoire de Dudareva. "Avec nulle part où aller, produire la même quantité de substances volatiles aurait été toxique pour la plante. Les cellules devaient soit réduire la production de substances volatiles, soit mourir."

John Morgan, professeur de génie chimique, a déclaré que les résultats ont permis à l'équipe d'inventer le terme "facteur d'émission volatile, " qui est le rapport entre le taux de volatiles émis et le taux de volatiles synthétisés dans la plante. Le paramètre devrait être applicable à toute plante volatile.

« Nous, les ingénieurs chimistes, sommes enthousiasmés par les nombres sans dimension, et nous avons eu l'opportunité d'en développer un ici, " a déclaré Morgan. "Nous espérons que les gens adopteront cela dans leur travail."

Aller de l'avant, Dudareva et son équipe continueront à travailler sur des méthodes pour augmenter les émissions de composés volatils dans les plantes, notamment en étudiant comment l'épaississement de la cuticule pourrait affecter la production et les émissions.

"Nous avons appris que la cuticule est un évier, et si vous n'avez pas cet évier, les cellules arrêtent la production de ces volatiles, " a déclaré Dudareva. "Cela rend l'augmentation des émissions plus compliquée que nous ne le pensions autrefois, mais met en lumière les facteurs qui peuvent affecter la production de ces composés. »