Les plantes hyperaccumulatrices accumulent de fortes concentrations de certains oligo-éléments dans leurs parties aériennes. Ce phénomène est extrêmement rare, enregistré chez <0.2% des angiospermes mais une accumulation de nickel (Ni) a été trouvée chez 70% des espèces hyperaccumulatrices. La plupart des hyperaccumulateurs se trouvent en Nouvelle-Calédonie, à Cuba et en Méditerranée.
Docteur Antony van der Ent et son doctorant Adrian Paul du Université du Queensland avec des collègues de France et de Nouvelle-Calédonie ont étudié la présence de tissus de phloème de couleur verte extrêmement riches en nickel dans le genre Hybanthus (Violaceae) en Nouvelle-Calédonie. Les scientifiques ont trouvé Hybanthus austrocaledonicus être la seule espèce végétale en dehors des forêts tropicales ultramafiques de Sabah / Palawan ou en dehors de l'Amérique centrale qui démontre ce phénomène. La microscopie à fluorescence X synchrotron (XFM) a révélé que le Ni est principalement stocké dans les vacuoles cellulaires supérieures de l'épiderme. H. austrocaledonicus feuilles et non dans le mésophylle.
En 1973 et 1980, deux plantes hyperaccumulatrices ont été découvertes en Nouvelle-Calédonie, Hybanthus austrocaledonicus (accumulant jusqu'à 2.55 % en poids de Ni) et H. calédonicus (accumulant jusqu'à 1.75 % en poids de Ni). Un spécimen d'herbier de H. austrocaledonicus à partir de 1981 contenait 6.80% en poids de Ni, les chercheurs sont donc retournés au site de collecte d'origine pour collecter plus d'échantillons afin d'évaluer systématiquement la survenue d'une hyperaccumulation de Ni dans H. austrocaledonicus et H. calédonicus populations. Le Dr van der Ent a récemment utilisé fluorescence micro-X (µ-XRF) pour visualiser l'absorption des nutriments dans les tissus végétaux hydratés et étudié la fréquence des hyperaccumulateurs d'éléments foliaires en Malaisie.
Les chercheurs ont analysé 236 spécimens à l'Herbier de Nouvelle-Calédonie et ont étudié les concentrations élémentaires de manganèse (Mn), de cobalt (Co) et de Ni dans trois Hybanthe Des espèces endémiques de Nouvelle-Calédonie ont été identifiées par analyse XRF. Paul et ses collègues ont également collecté des échantillons de H. austrocaledonicus at Mont Dzumac Pour une analyse plus poussée des macro-éléments (Na, Mg, Al, P, S, K, Ca) et des oligo-éléments (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn), les chercheurs ont utilisé la cryo-microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie de dispersion d'énergie (cryo-MEB-EDS) afin de visualiser la distribution du Ni, du C et de l'O dans les tissus foliaires congelés-hydratés, ainsi que la microscopie à fluorescence X (XFM) des limbes, des bases, des pétioles et des tiges pour visualiser le Ca, le K, le Ni et le Zn dans les tissus hydratés.
Les concentrations de Ni trouvées dans cette étude étaient beaucoup plus élevées par rapport aux découvertes précédentes de 1971 et 1983. Les concentrations foliaires pour H. austrocaledonicus et H. calédonicus étaient de 4.78 % en poids tandis que la concentration de phloème de H. austrocaledonicus était de 5.50% en poids au Mont Dzumac.
Les images XFM ont révélé que Ni et Zn se trouvaient principalement dans les vacuoles des cellules de l'épiderme supérieur de H. austrocaledonicus feuilles mais Ca était principalement concentré à côté de l'épiderme et du sclérenchyme des faisceaux vasculaires. Dans le pétiole, le Ni était principalement concentré au niveau du cortex tandis que le Zn était localisé dans la moelle et autour des tissus vasculaires. Dans la tige, les distributions de Ni et Zn étaient similaires et principalement concentrées dans l'écorce.
"Les mêmes schémas de co-localisation frappants pour Ni et Zn suggèrent des mécanismes de stockage similaires pour ces deux métaux dans Hybanthus austrocaledonicus», ont déclaré Paul et ses collègues.
« À ce jour, les données restent rares, comme le souligne le faible pourcentage [5 %] d'espèces hyperaccumulatrices étudiées. Poursuivre les efforts en utilisant des technologies nouvellement développées telles que XFM (distributions élémentaires) et XRF (criblage) couplées à des investigations transcriptomiques permettra une compréhension globale de l'évolution de ce phénomène fascinant.
Les espèces hyperaccumulatrices soulèvent non seulement de nombreuses questions pour les scientifiques sur la physiologie et l'adaptation des plantes, mais peuvent également être utilisées pour phytominage sur des sols fortement minéralisés ou sur des terres post-mines. Le le profit d'une phytomine de Ni en Australie est estimé à ∼11,500 XNUMX AU$/ha/récolte en utilisant la plante hyperaccumulatrice, Berkheya coddii. En savoir plus sur le Base de données mondiale sur les hyperaccumulateurs.
