La recherche, publiée dans la revue Nature Plants, révèle comment les racines de la plante modèle Arabidopsis thaliana réagissent à une impédance mécanique, telle qu'un sol dur, en modifiant leurs modes de croissance et en initiant la production de protéines spécialisées qui les aident à pénétrer dans le sol.
En utilisant une combinaison de techniques d’imagerie, d’analyses génétiques et d’essais biophysiques, les chercheurs ont découvert que lorsque les racines rencontrent un sol dur, elles passent de leur schéma de croissance normal et droit à un schéma plus tortueux, leur permettant de franchir les obstacles présents dans le sol.
De plus, les racines produisent des protéines spécialisées appelées expansines, qui aident à briser les parois cellulaires et à ameublir le sol, facilitant ainsi la pénétration des racines.
"Nos résultats fournissent une compréhension détaillée des mécanismes par lesquels les racines répondent à l'impédance mécanique et offrent des cibles potentielles pour la manipulation génétique afin d'améliorer la pénétration et l'ancrage des racines dans les cultures", a déclaré le Dr Ryan de Jonge, chercheur au PEB et co-premier auteur. de l’étude.
L'équipe de recherche, composée du Dr de Jonge, du professeur Peter Ho, du Dr Christopher O'Leary et du Dr Anna Zourelidou, a utilisé un système d'imagerie rhizotron sur mesure pour visualiser la croissance et le développement des racines en temps réel.
Ils ont observé que lorsque les racines d’Arabidopsis rencontraient un sol dur, elles arrêtaient initialement de croître, mais reprenaient ensuite leur croissance après quelques jours, bien qu’à un rythme plus lent et avec un modèle de croissance différent.
Les chercheurs ont également découvert que la production d’expansines était induite par l’impédance mécanique du sol dur et que ces protéines étaient essentielles à la pénétration des racines.
"Cette découverte a le potentiel de transformer l'agriculture dans les régions sujettes à la sécheresse, où les sols durs peuvent limiter considérablement les rendements des cultures", a déclaré le professeur Peter Ho, directeur du PEB et co-auteur principal de l'étude.
"En comprenant les mécanismes par lesquels les racines pénètrent dans les sols durs, nous pouvons désormais développer des stratégies pour améliorer la croissance des racines et leur ancrage dans les cultures, ce qui pourrait conduire à une augmentation des rendements des cultures et à une meilleure sécurité alimentaire dans ces régions."
L’équipe de recherche travaille actuellement à l’identification des principaux régulateurs génétiques de la pénétration et de l’ancrage des racines, dans le but de développer de nouvelles variétés de cultures dotées d’un système racinaire amélioré, capables de mieux résister à la sécheresse et à d’autres stress environnementaux.
