Lorsque le riz (Oryza sativa) commence son cycle de reproduction avec le stade de germination, la panicule (ou grappe florale) se développe protégée par la tige de la feuille. C'est une certaine protection contre le froid, et c'est essentiel pour le riz. Le stress dû au froid pendant cette phase entraîne la stérilité du pollen. On pense que le tapetum, les cellules qui nourrissent les grains de pollen, est perturbé, ce qui entraîne hypertrophie. L'effet est que la mort cellulaire programmée est retardée ou inhibée, affamant les microspores aux premiers stades du développement du pollen. Koichi Yamamori et ses collègues J'ai regardé de plus près et j'ai trouvé que ce n'était pas si simple.
Les botanistes ont étudié les effets sur la fertilité du pollen dus au stress dû au froid au stade de la germination chez 13 cultivars de riz. Au départ, ils cultivaient vingt plantes dans chaque parcelle dans une serre. Les jours ont atteint 25 °C et les nuits n'ont chuté qu'à 19 °C. Lorsque les plantes sont entrées dans la phase d'amorçage, elles ont été maintenues à seulement 12 °C pendant quatre jours pour les exposer au stress du froid. Après ce traitement, ils récoltaient quelques anthères mais laissaient les autres plantes fleurir puis récoltaient les anthères au stade floraison.
En même temps, ils ont cultivé des plantes similaires dans des conditions normales pour avoir une comparaison appropriée. L'hypertrophie du tapetum était-elle donc le coupable ?
Cela aurait certainement du sens si c'était le cas. Le tapetum se développe grâce à une accumulation de saccharose, et la couche de tapetum ne peut pas le dégrader. Le résultat est que le saccharose digéré n'est pas transmis au pollen en croissance pour être utilisé - et il meurt de faim. Le problème avec cette explication est que lorsque vous regardez ce qui se passe sur la plante, vous ne voyez pas assez d'hypertrophie du tapetum pour expliquer le pollen stérile. Yamamori et ses collègues ont recherché ce qu'ils ont appelé des anomalies liées aux locules (LRA), dont l'hypertrophie du tapetum en faisait partie.
"Un examen attentif des sections d'anthères de 13 cultivars a identifié huit types de LRA, y compris l'hypertrophie du tapetum", écrivent les auteurs. « Le coefficient de corrélation de Pearson entre l'hypertrophie du tapetum et la fertilité pollinique était r = −0·35, tandis que celle entre la LRA globale et la fertilité pollinique était r = −0·6, ce qui indique que l'hypertrophie du tapetum, bien qu'ayant un certain effet, n'est pas le seul type de lésion expliquant la stérilité du pollen après un traitement par le froid, et que la LRA en tant que catégorie globale contribue plus fortement à la stérilité du pollen que l'hypertrophie du tapetum seule.
« Les résultats obtenus dans cette étude suggèrent que des facteurs multivalents seraient impliqués dans les anomalies morphologiques des anthères liées à la stérilité pollinique provoquée par le stress au froid lors de la phase de germination chez le riz. En fait, plusieurs analyses d'expression génique ont montré que différents réseaux étaient associés à la stérilité du pollen due au stress dû au froid.
« Par exemple, les basses températures entraînent une augmentation de la production d'acide abscissique et une réduction de la production d'acide gibbérellique dans les anthères de riz… Ces deux phytohormones agissent de manière antagoniste pendant la croissance et le développement ; par conséquent, une perte de coordination entre eux due aux basses températures peut entraîner un développement anormal des anthères. Chaque anomalie de locule est considérée comme une telle signature pour perturber les développements normaux de la structure du pollen et de l'anthère.
Les résultats montrent que la seule réparation de l'hypertrophie du tapetum ne résoudra pas le stress dû au froid chez le riz. Au lieu de cela, il y a une interaction beaucoup plus complexe d'activités qui sont perturbées par le froid. Les auteurs concluent que les défauts physiques évidents pourraient ne pas se provoquent la stérilité du pollen mais plutôt le signe de problèmes profonds au sein de la plante qui lutte pour faire face au froid.
ARTICLE DE RECHERCHE
Yamamori K, Ogasawara K, Ishiguro S, et al. 2021. Révision de la relation entre la morphologie de l'anthère et la stérilité du pollen par le stress au froid au stade de démarrage chez le riz. Annals of Botany 128: 559-575. https://doi.org/10.1093/aob/mcab091
traduction espagnole par Lorena Marchant
