Une nouvelle recherche de Madeline Carins-Murphy et ses collègues a révélé comment la combinaison des vagues de chaleur et de la sécheresse peut causer des dommages rapides et irréversibles aux fleurs, limitant la reproduction des plantes. Les scientifiques ont découvert que la chaleur extrême déclenche la formation de poches d'air en forme de bulles appelées embolies qui bloquent le système de transport de l'eau de la plante, entraînant une défaillance hydraulique lorsque l'humidité du sol est faible. C'est extrêmement important car les embolies désactivent les voies qui alimentent les fleurs en eau, entraînant une dessiccation rapide et la mort des fleurs. Ces résultats expliquent pourquoi la chaleur et la sécheresse ont ensemble un impact particulièrement grave sur les rendements des cultures et la reproduction des plantes dans le monde entier.
Les chercheurs ont étudié les fleurs de marguerite au pyrèthre, qui sont cultivées pour la production d'insecticides. Ils ont trouvé plusieurs facteurs surprenants qui rendent les fleurs plus vulnérables aux pannes hydrauliques pendant les vagues de chaleur que les feuilles.
Les fleurs de pyrèthre ont des taux de transpiration résiduelle beaucoup plus élevés que les feuilles lorsque les stomates, le la respiration des plantes trous, sont fermés. La transpiration est la perte de vapeur d'eau tissus végétaux. La transpiration résiduelle fait référence au mouvement de l'eau à travers les pétales après la fermeture des stomates en réponse à la sécheresse. Ce la perte d'eau est typiquement une adaptation aux fleurs fraîches. Mais pendant les canicules, il accélère la déshydratation.
La modélisation a montré que le sol n'a besoin que d'être légèrement sec pour que la chaleur déclenche une hydraulique complète. défaillance des tiges florales. Les feuilles sont restées inchangées même avec un assèchement substantiel du sol.
Les scientifiques ont découvert que l'apparition d'une défaillance hydraulique dans les fleurs correspondait au dépassement d'un seuil théorique d'emballement de la cavitation. La cavitation fait référence à la formation d'embolies. La cavitation d'emballement est une boucle de rétroaction incontrôlée où les embolies croissantes créent plus d'embolies à mesure que la tension de l'eau augmente. Ce processus d'emballement dans les tiges florales coupe le alimentation en eau, dessèche rapidement les fleurs.
Carins-Murphy et ses collègues ont découvert à quel point l'eau était essentielle à la survie des fleurs en examinant la capacité des fleurs à faire face à la chaleur. Ils ont découvert que l'exposition directe à la chaleur n'endommageait pas les fleurs bien arrosées, ce qui prouve que la mortalité des fleurs était liée à la déshydratation plutôt qu'aux dommages thermiques.
Bien que nous puissions penser que les fleurs sont jolies et attirent les pollinisateurs, elles sont un organe crucial pour la reproduction des plantes. Ce sont les fleurs fertilisées qui créent les graines et les fruits qui forment bon nombre de nos cultures. Comprendre pourquoi les fleurs peuvent être plus sensibles aux conditions de sécheresse pourraient aider à améliorer la culture donne des étés plus secs. Carins-Murphy et ses collègues ont découvert que cette sensibilité était due à l'emballement de la cavitation dans les fleurs, et que cela pouvait avoir de graves conséquences pour les cultures. Ils écrivent:
Les prédictions théoriques et les données empiriques indiquent que l'emballement de la cavitation dans la tige florifère des plants de pyrèthre légèrement stressés par l'eau pendant la chaleur transitoire a induit une baisse rapide du potentiel hydrique entraînant la dessiccation mortelle des fleurs. La validation du rôle de ce processus lors des dommages causés par la chaleur aux fleurs et, par extension, des pertes de rendement et de l'échec de la reproduction, souligne l'importance d'incorporer la cavitation incontrôlable dans la modélisation basée sur les processus pour comprendre l'impact des conditions chaudes et sèches sur les plantes cultivées et naturelles. systèmes végétaux. Avec la hausse des températures mondiales et l'évolution des régimes de précipitations (GIEC 2014), obtenir une meilleure compréhension des impacts du stress combiné de la chaleur et de la sécheresse sur la reproduction des plantes est de la plus haute urgence. La réponse de la mortalité des fleurs de pyrèthre à ces stress est susceptible de refléter une réponse plus générale des plantes vivaces pour favoriser la survie à long terme des tissus végétatifs ; cependant, cela reste à tester. Si des points communs existent, alors la cooccurrence de plus en plus fréquente de temps chaud et sec avec la floraison (Hedhly et coll. 2009) aura un impact négatif substantiel sur la production agricole, la persistance des espèces et le fonctionnement de l'écosystème.
Carins Murphy et al. 2023.
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Carins-Murphy, MR, Cochard, H., Deans, RM, Gracie, AJ et Brodribb, TJ (2023) "Le stress hydrique et thermique combiné entraîne une défaillance locale du xylème et des dommages aux tissus des fleurs de pyrèthre, " Physiologie végétale, p. kiad349. Disponible à: https://doi.org/10.1093/plphys/kiad349.
Image de couverture : Pyrèthre par canva.
