Le quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), une culture d'importance mondiale appartenant à la famille des Amaranthacées, possède une remarquable capacité à prospérer dans les sols salins, démontrant sa tolérance exceptionnelle au sel. Ce mécanisme de tolérance implique plusieurs adaptations physiologiques et moléculaires clés qui permettent aux plantes de quinoa de réguler l'homéostasie ionique, de maintenir l'intégrité cellulaire et de maintenir leur croissance dans des conditions salines.

1. Compartimentation ionique :

Les plantes de quinoa présentent une compartimentation ionique efficace pour faire face à des niveaux de salinité élevés. Ils accumulent des ions de sel en excès, principalement du sodium (Na+) et du chlorure (Cl-), dans des structures spécialisées appelées vacuoles au sein des cellules des racines et des feuilles. Cette séquestration empêche l'accumulation de sels toxiques dans le cytoplasme, protégeant ainsi les composants cellulaires et maintenant les processus métaboliques.

2. Développement des glandes salines :

Les plants de quinoa développent des glandes salines spécialisées à la surface des feuilles, principalement situées au bout et sur les bords des feuilles. Ces glandes transportent et sécrètent activement les ions de sel en excès hors de la plante, réduisant ainsi davantage la concentration interne de sel et prévenant les dommages aux tissus.

3. Régulation du transport d’ions :

Les plantes de quinoa contrôlent étroitement le transport des ions à travers les membranes cellulaires. Ils régulent l’expression et l’activité des transporteurs d’ions, tels que les antiporteurs Na+/H+ et les H+-ATPases, pour maintenir un équilibre ionique optimal. Ces transporteurs facilitent la compartimentation des ions Na+ et Cl- en vacuoles et contrôlent leur mouvement à travers les tissus des racines et des feuilles, empêchant ainsi une accumulation excessive de sel.

4. Accumulation d’osmolyte :

Pour contrer le stress osmotique provoqué par des concentrations élevées de sel, les plantes de quinoa accumulent dans leurs cellules des solutés compatibles, également appelés osmolytes. Ces osmolytes comprennent des glucides solubles, tels que le saccharose et les fructanes, ainsi que des acides aminés et de la glycine bétaïne. L'accumulation d'osmolytes aide à maintenir la turgescence cellulaire, préservant ainsi la structure et la fonction cellulaires dans des conditions salines.

5. Défense antioxydante :

Une salinité élevée peut induire un stress oxydatif en générant des espèces réactives de l’oxygène (ROS), qui peuvent endommager les composants cellulaires et inhiber la croissance. Les plantes de quinoa possèdent des mécanismes de défense antioxydants efficaces pour atténuer les effets nocifs des ROS. Ils produisent des antioxydants, tels que l'acide ascorbique (vitamine C), le glutathion et des enzymes comme la superoxyde dismutase (SOD), la catalase (CAT) et l'ascorbate peroxydase (APX), pour éliminer les ROS et protéger les structures cellulaires.

Ces adaptations physiologiques et moléculaires permettent aux plants de quinoa de survivre et de prospérer dans les sols salins. En régulant l’homéostasie ionique, en compartimentant l’excès de sel, en accumulant des solutés compatibles et en activant les mécanismes de défense antioxydants, le quinoa démontre une résilience remarquable au stress salin. Ces caractéristiques en font une culture prometteuse pour la culture dans des environnements marginaux, améliorant la sécurité alimentaire et l'agriculture durable dans les régions touchées par la salinité des sols.