L'un des grands défis - et, sans doute, le Saint-Graal – de la recherche végétale à l'heure actuelle est une tentative d'améliorer l'efficacité photosynthétique des plantes. De manière quelque peu surprenante, la voie photosynthétique fondamentale - qui est l'élément ultime de la biochimie utilisée par toutes les plantes pour incorporer ("fixer") le dioxyde de carbone dans des molécules organiques telles que les sucres pour la croissance et les besoins énergétiques de la plante - dite Photosynthèse C3 – n’est pas aussi efficace qu’il pourrait l’être.

L’une des raisons de son taux de conversion relativement faible de l’énergie solaire en énergie chimique stockée dans les molécules organiques est le phénomène de photorespiration. N'importe quoi d'autre ce processus peut réaliser il « gaspille » certains des composés photosynthétiques produits de manière coûteuse et réduit efficacement l'efficacité globale du processus. De nombreuses plantes ont réussi à surmonter le problème de la photorespiration grâce à une « ingénierie » biochimique qui augmente la concentration de CO2 dans les cellules végétales, de sorte que la photorespiration est supprimée. Ces plantes - Plantes C4 Les plantes cultivées en C3, comme le maïs et la canne à sucre, sont donc plus efficaces, c'est-à-dire plus productives, que les plantes C3. Ne serait-il pas formidable de pouvoir « convertir » les plantes C4 en plantes CXNUMX ?

Oui (par exemple ceci. et ceci.). D'autant plus que, par rapport aux centrales C3, Les plantes C4 font mieux dans des conditions plus chaudes (qui sont susceptibles de prévaloir alors que le climat continue de changer à l'échelle mondiale et se réchauffer), et sont plus efficaces dans leur utilisation de l'eau - une ressource susceptible d'être moins disponible à l'avenir.

De manière générale, le défi de la conversion de plantes C3 en C4 a semblé extrêmement intimidant, nécessitant l'ajout de nombreux gènes – avec pour corollaire une modification de la structure, de la physiologie et des voies biochimiques – pour être efficace. Néanmoins, compte tenu des gains potentiels en termes de production agricole, cette solution a été considérée comme extrêmement souhaitable et comme une avancée majeure pour accroître la productivité des cultures et ainsi contribuer à atténuer les pénuries alimentaires mondiales actuelles et futures.

Cependant, travaillez par Parimalan Rangan et al. suggèrent que cet état de choses souhaité pourrait non seulement déjà être là, mais aussi qu'il a pu être caché à la vue de tous depuis le début. En examinant les gènes spécifiques de la photosynthèse C4, l'équipe a démontré l'existence d'une voie C4 dans le développement du grain ("graine") de blé (Triticum aestivum vraisemblablement, bien que cela ne soit pas explicitement indiqué dans le document…). Cette voie C4 est absente des feuilles de blé, c'est pourquoi cette céréale a toujours été considérée comme une véritable Espèce C3. De plus, les chloroplastes des grains présentent un dimorphisme [présence de deux types structurels distincts] qui correspond aux chloroplastes des cellules de la gaine du mésophylle et du faisceau dans les feuilles des plantes C4 classiques, comme le maïs.

On peut soutenir que la présence d'une capacité C4 supposée complète – bien que localisée dans une partie spécialisée de la plante – suggère qu'il ne serait pas si difficile d'« encourager » son expression dans d'autres parties de la plante, comme les feuilles. Mais une question évidente se pose désormais : si le blé utilise déjà la photosynthèse C4 dans ses grains… qui peut contribuer jusqu'à 42% de la photosynthèse totale de l'oreille – dans quelle mesure pouvons-nous encore augmenter la photosynthèse totale de cette céréale, si tant est que nous puissions le faire ?

Examen du riz (Oryza sativa – une céréale réputée pour son apport l'apport calorique majeur pendant env. la moitié de la population mondiale - Wei Jun Shen et al. démontrer Au moins certaines propriétés photosynthétiques de type C4 sont présentes dans les cellules du mésophylle des nervures médianes des feuilles de cette graminée, par ailleurs en C3. Il serait intéressant de savoir quel type de photosynthèse se produit dans les grains de riz.

Prises ensemble, ces deux révélations suggèrent que la photosynthèse C4 pourrait être une propriété latente des céréales qui n'attend qu'à se « réveiller », ce qui n'est peut-être pas un défi aussi redoutable que l'introduction à grande échelle de la voie C4 à nouveau…

[Ed. – et il convient de nous rappeler que la découverte de la variante C4 de la photosynthèse a été publié il y a 50 ans par Hal Hatch et Roger Slack, d'où son nom plus complet de la voie Hatch-Slack. Pour une perspective historique - et future - de ce brillant morceau de biochimie botanique, procurez-vous La critique de Darwin de Robert Furbank. Pour une évaluation actualisée des dimensions évolutives et taxonomiques de ce fabuleux phénomène photosynthétique phytologique, nous recommandons Critique de Darwin de Rowan Sage. Et pour une étude intéressante sur la façon dont la photosynthèse C4 stimule la croissance en modifiant la physiologie, l'allocation et la taille, voir Rebecca Atkinson et al.]