Les racines des plantes ne reposent pas seules dans le sol. Dans la terre, vous trouverez également divers microbes. Caché dans la saleté est Rhizophage irrégulier, un champignon mycorhizien à arbuscules qui colonise le blé. Dans une nouvelle étude Hui Tian et ses collègues étudié si ce qui s'est passé avant qu'un champignon n'entre en contact avec les racines de blé.
Il existe plus de 200 espèces de champignons mycorhiziens à arbuscules dans le sol, mais Rhizophage irrégulier est un champignon particulièrement utile à examiner, comme l'a expliqué le Dr Tian. « Nous avons choisi les champignons Rhizophage irrégulier « Il s'agit de la seule espèce de champignon mycorhizien à arbuscules dont les données génomiques sont disponibles à jour. » L'équipe avait besoin de ces données génomiques pour vérifier que le champignon n'avait pas pénétré dans les racines. « Dans notre expérience de séquençage de l'ARN, nous devions cartographier les séquences d'ARNm par rapport au génome du champignon mycorhizien à arbuscules afin de vérifier que les racines n'étaient pas colonisées par ce champignon. »
La raison pour laquelle Rhizophage irrégulier est après les racines du blé, c'est qu'il ne peut pas faire sa propre nourriture. Le Dr Tian a déclaré que les champignons mycorhiziens arbusculaires ont une variété de relations avec les plantes. « La relation bénéfique ou parasitaire entre les champignons mycorhiziens à arbuscules et les plantes hôtes peut être déterminée par la balance commerciale entre eux. La relation pourrait être significativement influencée par les espèces de champignons mycorhiziens arbusculaires et les espèces ou variétés de plantes. Une relation parasitaire entre le blé et le champignon Rhizophage irrégulier a été observé dans plusieurs études. Même en présence d'une relation parasitaire, les champignons mycorhiziens à arbuscules peuvent fournir des nutriments minéraux aux plantes hôtes, mais ils peuvent consommer trop de carbone de ces dernières.
Pour voir si les champignons pouvaient affecter les plantes sans les toucher physiquement, Tian et ses collègues ont enterré des sacs filtrants près des racines. Les filtres devaient être suffisamment grands pour laisser passer les substances chimiques libérées par les champignons, mais suffisamment petits pour les empêcher de s'échapper. Cette taille devait être petite, car les champignons s'étendent avec leurs hyphes, des filaments mesurant moins d'un dixième de la largeur d'un cheveu humain. Le Dr Tian a expliqué que ces filtres étaient essentiels à la réussite de l'expérience. « Nous avons utilisé une membrane filtrante de 0.25 µm pour empêcher les champignons d'interagir physiquement avec les plantes. Lors de l'échantillonnage, les sacs filtrants ont été soigneusement vérifiés et les pots dont les sacs étaient endommagés ont été abandonnés. »
L'équipe a découvert la preuve d'une « conversation » entre les champignons et les plantes. Le Dr Tain a déclaré : « Après que les protéines réceptrices situées sur les cellules épidermiques des racines ont reçu des signaux produits par les champignons mycorhiziens arbusculaires, l'expression d'un grand nombre de gènes des racines a été modifiée. Cela signifie que les racines se préparent à la colonisation. De leur côté, les racines produisent également des signaux chimiques qui stimulent la croissance des hyphes mycorhiziens arbusculaires et guident le processus de colonisation. Les spores mycorhiziennes arbusculaires germent dans le sol si l'eau et l'humidité sont suffisantes ; en revanche, en l'absence de signaux chimiques produits par les plantes, les spores ne colonisent pas les racines et meurent. »
Comme les racines étaient dépourvues de champignons, Tian et ses collègues savaient que toute modification des plantes résultait d'interactions chimiques. Ils n'ont pas constaté que quelques changements, comme l'a expliqué le Dr Tian. « De nombreux gènes impliqués dans des processus clés du développement de la symbiose mycorhizienne à arbuscules sont régulés aux stades pré-contact physique ; c'est la découverte la plus passionnante de ces travaux. Cette découverte pourrait bouleverser notre conception traditionnelle des processus de formation de la symbiose mycorhizienne à arbuscules. »
Nos recherches expliquent pourquoi l'expression de certains gènes est régulée par la colonisation mycorhizienne arbusculaire. Il est également intéressant d'étudier le rôle des gènes facteurs de transcription, activés par les signaux moléculaires de symbiose, dans la régulation de l'expression génique des racines des plantes.
Les auteurs concluent qu’il serait bénéfique de « combiner des études transcriptomiques et GWAS pour déterminer plus précisément les gènes qui déterminent le degré de colonisation des racines de blé par l’AM dans les études futures ».
