Gibbérellines et nitrate, unis pour la croissance

Publié par Isabelle le 21/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB
L'application d'engrais azotés a permis d'augmenter considérablement les récoltes, mais également la hauteur des plantes cultivées par un mécanisme méconnu. Une étude révèle que le nitrate active la croissance des plantes, en partie, grâce à la synthèse de gibbérellines. Ces phytohormones agissent en stimulant (Un stimulant est une substance qui augmente l'activité du système nerveux sympathique...) la dégradation de répresseurs de croissance. Ce mécanisme de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) permet ainsi à la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la...) d'adapter au mieux sa croissance à la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on...) du nitrate (Les nitrates (autrefois nommés nitre, souvent synonyme de salpêtre) sont les sels de...) présent dans le sol. Cela explique au moins en partie pourquoi les blés semi-nains sélectionnés lors de la révolution verte pour prévenir la verse sont moins sensibles à l'action du nitrate pour la croissance. Cette étude est publiée dans la revue Current Biology.


Le nitrate via une cascade de signalisation active l'expression de gènes de biosynthèse de GA et augmente ainsi la production de GA. La synthèse de ces hormones va induire la dégradation des répresseurs de croissance DELLA, une famille de régulateurs transcriptionnels. En stimulant la dégradation des protéines DELLA, le nitrate active la prolifération cellulaire, la croissance et donc la hauteur finale de la plante.
© Lucie Camut

L'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) est l'un des macronutriments les plus importants limitant la croissance et le rendement des plantes. A l'exception de quelques espèces capables de fixer l'azote atmosphérique grâce à leur symbiose (La symbiose est une association intime et durable entre deux organismes...) avec des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) du sol, la plupart des plantes cultivées acquièrent l'azote dans le sol, essentiellement à partir de formes inorganiques, telles que le nitrate ou l'ammonium (L'ion ammonium (de formule NH4+) est un ion polyatomique de charge électrique positive (c'est...). Cependant, la disponibilité de ces formes, variant considérablement dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) et l'espace, oblige les agriculteurs à appliquer régulièrement des engrais (Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments...) azotés pour assurer un rendement optimal des cultures.

Ainsi, depuis les années 1960, l'application d'engrais azotés associée à la mécanisation et à l'adoption de variétés semi-naines à haut rendement (pour prévenir la verse et permettre ainsi une fertilisation (La fertilisation est le processus consistant à apporter à un milieu de culture, tel que...) des sols plus importantes) a permis d'augmenter considérablement les rendements, une pratique agricole connue sous le nom de "révolution verte".

Ces dernières années, des avancées significatives ont démontré que les gènes responsables du caractère semi-nain interfèrent avec la synthèse ou l'action des gibbérellines, une famille d'hormones de croissance végétale. Cependant, malgré l'importance de l'azote pour la productivité agricole, et bien que plus de 70% des blés cultivés dans le monde (Le mot monde peut désigner :) sont porteurs d'un "gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) semi-nain" affectant l'action des gibbérellines, l'implication de ces hormones dans les mécanismes d'adaptation de la croissance de la plante à la disponibilité de l'azote dans le sol demeurait toujours méconnue.

Dans cette étude internationale menée sur la plante modèle Arabidopsis thaliana et le blé (« Blé » est un terme générique qui désigne plusieurs...), les scientifiques montrent que le nitrate, via une cascade de signalisation complexe, active de manière dose-dépendante la biosynthèse de gibbérellines. En retour, ces phytohormones vont promouvoir la croissance et le développement des plantes, en stimulant la dégradation de répresseurs de croissance (les DELLAs), une famille de protéines nucléaires qui contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) l'expression d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de gènes. Ainsi, ce mécanisme de régulation permet à la plante d'adapter au mieux sa croissance à la disponibilité du nitrate présent dans le sol.


Pour en savoir plus:
Nitrate signaling promotes plant growth by upregulating gibberellin biosynthesis and destabilization of DELLA proteins
Lucie Camut, Barbora Gallova, Lucas Jilli, Mathilde Sirlin-Josserand, Esther Carrera, Lali Sakvarelidze-Achard, Sandrine Ruffel, Gabriel Krouk, Stephen G. Thomas, Peter Hedden, Andrew L. Phillips, Jean-Michel Davière and Patrick Achard.
Current Biology, 31, 1-12 2021 ; DOI 10.1016/j.cub.2021.09.024.

Laboratoire:
Institut de biologie moléculaire (La biologie moléculaire (parfois abrégée bio mol ou BM) est une discipline...) des plantes (CNRS/Université de Strasbourg) - 12 rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux...) Général Zimmer, 67084, Strasbourg Cedex.

Contact:
- Patrick Achard - Directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) moléculaire des plantes (IBMP) - (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Strasbourg) - patrick.achard at ibmp-cnrs.unistra.fr
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