Au cours de l'évolution, les plantes ont développé différents mécanismes pour percevoir les signaux environnementaux. Étant donné que les plantes ne peuvent pas se déplacer d'un endroit à un autre comme le peuvent d'autres organismes, comprendre ce qui se passe autour d'elles est d'une grande importance. À la surprise de beaucoup, ces systèmes de perception sont plus sophistiqués que les gens ne le pensaient. Par exemple, des études récentes ont démontré leur capacité à émettre des sons qui pourraient informer d'autres organismes sur l'état physiologique de la plante, ainsi que sur sa capacité à "observer" et imiter plantes dans les environs, éventuellement par le biais de simples récepteurs de lumière ressemblant à des yeux connus sous le nom de ocelles.
La capacité des plantes à détecter des signaux olfactifs écologiquement pertinents a été l'un des systèmes sensoriels qui a captivé les chercheurs. Lorsque les tissus végétaux sont endommagés par le stress, ils émettent des composés organiques volatils (COV) que les tissus végétaux distaux ou les plantes voisines peuvent détecter comme un avertissement pour se préparer à de futures attaques. Une fois détectée, les plantes qui la perçoivent peuvent se préparer à se défendre soit par induction de défense à médiation volatile, soit par amorçage de défense. Malgré les nombreuses études qui en parlent type de communications, des questions majeures dans la communication des plantes à médiation volatile demeurent, y compris le mécanisme sous-jacent de la façon dont les plantes perçoivent ces signaux et l'endroit où cette perception se produit. Les hypothèses actuelles suggèrent que les composés volatils sont détectés dans les tissus végétaux et que les stomates - les minuscules pores trouvés dans l'épiderme des plantes - fonctionnent comme une porte d'entrée pour bon nombre de ces composés.
Un autre facteur clé de la communication végétale peu exploré jusqu'à présent est le rôle du contexte environnemental. Les plantes répondent aux stimuli causés par les changements environnementaux avec des changements distincts liés à leur développement et à leur physiologie. En fait, les stomates réagissent de manière prévisible aux conditions environnementales en s'ouvrant en réponse à des signaux lumineux et en les fermant en l'absence de lumière ou pendant la sécheresse. En ce sens, et puisque les stomates sont des sites potentiels d'absorption de composés volatils, les modifications de l'ouverture des stomates causées par l'environnement devraient avoir un impact sur la communication des plantes via les COV.
Pour contribuer à répondre à ces questions, Natalie M. Aguirre – doctorante à la Texas A&M University – et ses collègues ont mené une étude fascinante examiner comment le contexte environnemental module la communication volatile des plantes et l'amorçage de défense Outre l'évaluation du rôle des stomates dans la perception des signaux olfactifs, les auteurs ont exposé des plants de maïs à divers composés organiques volatils produits en réponse à l'herbivorie (connus sous le nom de HIPV) et ont simulé une attaque d'herbivores dans différentes conditions environnementales (lumière, obscurité, sécheresse et application d'acide abscissique) affectant l'ouverture des stomates ou la signalisation de défense. Ils ont ensuite quantifié les phytohormones synthétisées par les plantes et les composés volatils émis.
Les résultats montrent que la perception des composés volatils et l'amorçage ultérieur de la défense étaient altérés dans des conditions environnementales qui réduisent la conductance stomatique ou modifient la signalisation de défense. Dans des conditions non stressées et lorsqu'elles sont exposées à la lumière, les plantes gardaient leurs stomates ouverts, suggérant qu'elles pouvaient percevoir les signaux des HIPV. En fait, ces plantes présentaient des niveaux plus élevés de substances connues pour jouer un rôle dans l'induction des défenses des herbivores, telles que acide jasmonique (JA) et acide abscissique (ABA). À l'opposé, les plantes dans des conditions d'obscurité ou de sécheresse avaient leurs stomates fermés et produisaient moins de ces substances. Cela indique que l'absorption des composés volatils et la communication ultérieure des plantes peuvent être altérées dans des conditions environnementales qui réduisent l'ouverture des stomates.
Bien qu'il reste des questions sans réponse, telles que l'effet d'autres conditions environnementales qui pourraient modifier les émissions volatiles des plantes, l'absorption, la perception et l'amorçage de la défense, ce travail passionnant permet de mieux comprendre comment les contextes environnementaux affectent les réponses physiologiques et la signalisation et les offres de défense. nouvelles perspectives sur la communication volatile des plantes.
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Aguirre, NM, Grunseich, JM, Lima, AF, Davis, SD et Helms, AM (2023). Plant communication across different environmental contexts suggests a role for stomata in volatile perception. Plant, Cell & Environment. Disponible à l'adresse: https://doi.org/10.1111/pce.14601
A propos de l'auteur.
Andrés Reyes est un ingénieur en biotechnologie travaillant en biologie moléculaire végétale à l'Institut national de recherche agricole (INIAP) en Équateur. Passionné par la communication scientifique, il croit que relier la science à la communauté est fondamental pour générer des changements réels et durables. Vous pouvez le suivre sur Twitter à @f_andresreyes.
