Quelle est l’influence de la sécheresse sur les racines des plantes
Au cours de leur développement, les plantes doivent ajuster constamment le niveau d’eau qu’elles contiennent en réponse aux conditions environnementales changeantes. Les racines jouent un rôle vital dans ce processus, car elles explorent l’environnement du sol et absorbent l’eau. La sécheresse peut nuire gravement à la fonction des racines en altérant la perméabilité des cellules (hydrauliques) et influençant la croissance et l’architecture du système racinaire. Des protéines aquifères appelées aquaporines ajustent la conductance hydraulique des racines en réponse à de nombreux stimuli, dont le stress dû à la sécheresse. Les hormones végétales (connues sous le nom de phytohormones), comme l’auxine et l’acide abscissique (ABA), sont importantes dans la croissance et le développement racinaire, car elles régulent les aquaporines pendant la formation des racines latérales (FRL). Le projet DROUGHTROOT d’Horizon 2020, financé par l’UE, a intégré ces réponses adaptatives des plantes à la sécheresse en étudiant les liens fonctionnels entre l’architecture des racines, les aquaporines, les hydrauliques et les phytohormones. L’objectif était d’atteindre une compréhension globale sur la façon dont les plantes optimisent l’absorption d’eau dans des conditions de sécheresse. Utilisation d’un modèle végétal Les chercheurs ont utilisé la plante modèle Arabidopsis thaliana pour étudier les réponses des plantes au stress hydrique, commençant par le niveau élémentaire de la FRL jusqu’au niveau racinaire complet, afin d’identifier des interactions complexes et des voies de signalisation. «L’étude des racines d’Arabidopsis implique une association unique entre biologie du développement, génomique, biophysique et modélisation mathématique, qui vise à transmettre ces connaissances aux cultures», déclare le coordinateur du projet Christophe Maurel. Les scientifiques appliquent une série de conditions de stress hydrique, de légères à graves, afin d’examiner la relation entre l’architecture du système racinaire et son activité de transport d’eau. Les résultats ont révélé une double réponse des racines au manque d’eau. «La première consiste en un effet de stimulation sur le développement des racines latérales, sur l’architecture racinaire et sur les hydrauliques; ce qui peut s’observer sous un stress hydrique léger. En revanche, des niveaux plus élevés de stress hydrique ont entraîné, en général, des effets d’inhibition», déclare Maurel. L’ABA a prouvée qu’elle génère un effet positif et répressif sur la croissance des racines et des hydrauliques, en fonction de sa concentration. Par conséquent, le projet a montré que l’ABA coordonne étroitement les réponses racinaires au manque d’eau, pour en optimiser l’absorption. «En particulier, nous avons observé que les racines présentent différents degrés de sensibilité au manque d’eau selon leur âge et leur rang», explique Maurel. Les données appliquées au modèle DROUGHTROOT a fourni aux physiologues et aux modélisateurs mathématiciens d’énormes quantités de données qui seront appliquées à un modèle structurel fonctionnel, élaboré précédemment, sur l’absorption d’eau par les racines. «Le modèle aidera à pprédire le comportement des plantes affectées dans leur architecture racinaire ou dans leurs paramètres hydrauliques et mettra en évidence les éléments ou paramètres nécessaires pour les tests biologiques», observe Maurel. À long terme, ces connaissances créeront des opportunités pour les horticulteurs grâce aux outils et à la démonstration du bien-fondé de la conception fournis afin de cibler les voies de signalisation dépendantes de l’ABA qui coordonnent les réponses racinaires au manque d’eau. Une meilleure compréhension des stratégies d’approvisionnement en eau des plantes aidera également à optimiser les méthodes d’irrigation. En règle générale, ces progrès contribueront à la sécurité alimentaire et aux pratiques d’agriculture durable, dans les cas où la disponibilité d’eau est réduite à cause du changement climatique.
Mots‑clés
DROUGHTROOT, eau, plante, sécheresse, racines, acide abscissique (ABA), aquaporine, formation des racines latérales (FRL), auxine
