Les plantes recouvrent leurs tissus aériens, ainsi que certains de leurs tissus terrestres, d'une cuticule, une structure à la constitution moléculaire complexe. Diverses fonctions de cette structure ont été étudiées chez les plantes et comprennent la protection contre les insectes herbivores, la protection contre les agents pathogènes des plantes et la protection contre les rayonnements électromagnétiques. Une fonction supplémentaire bien connue est la prévention de la perte d'eau de la plante dans des conditions chaudes et sèches. Les plantes peuvent également perdre des nutriments à la surface de leur corps. Cependant, contrairement à la perte d'eau, cela peut se produire dans des conditions humides où l'accumulation d'eau à la surface de la plante favorise le lessivage des nutriments hors de la plante. La manière dont la cuticule végétale peut protéger contre le lessivage des nutriments est moins bien comprise que son rôle dans la prévention de la perte d'eau. Ceci est particulièrement important lorsque nous réfléchissons à la manière dont nous pourrions maximiser les performances des plantes commercialement importantes sur le terrain. Dans un récent Annals of Botany article, Penny von Wettstein-Knowles de l'Université de Copenhague examine les effets d'une gamme de mutants connus affectant la structure de la cuticule de l'orge à différents degrés de sévérité sur le lessivage des éléments nutritifs. Les résultats de l'article fournissent un point de départ pour comprendre comment nous pouvons tirer le meilleur parti de la cuticule de l'orge à l'avenir.

L'auteure a exposé des plants d'orge à cuticule normale et mutante à de fortes concentrations d'humidité en les pulvérisant quotidiennement avec différentes quantités de pluie, augmentant ainsi l'humidité relative. Interrogée sur les raisons de son choix de mutants de cuticule, Penny von Wettstein-Knowles a déclaré à Botany One : « Pour déterminer si la structure cristalline de la cire influence un phénomène, il convient de commencer par des mutants présentant la différence la plus marquée et dont on connaît le plus d'informations possible, par exemple leur composition chimique, le gène cloné, etc. Cela est vrai pour… » cer.c et .j deux des mutants que j'ai utilisés dans l'article. cer.u, .e, et .i les mutants que j'étudie également, d'autre part, sont des intermédiaires ayant des cristaux de tube modifiés représentant des phénotypes entre leur absence totale sur ceuh.c mutants et une couverture dense sur leur type sauvage'. L'auteur utilise les propriétés différentes de ces mutants pour étudier comment différents aspects de la cuticule de l'orge peuvent contribuer à ses fonctions dans des conditions variables.

Dans les conditions de pluie les plus élevées, le poids des grains (graines) des plantes mutantes de la cuticule diminue davantage dans toutes les variantes de mutants de la cuticule par rapport à l'orge normale, bien qu'à des degrés différents entre les différents mutants. Le nombre de noyaux produits a également diminué pour tous les mutants sauf un. Afin de lier cela à la lixiviation des nutriments plutôt qu'à d'autres effets secondaires possibles de l'augmentation de l'humidité, Wettstein-Knowles a augmenté la disponibilité des nutriments pour les plantes normales et mutantes de la cuticule. Cette augmentation de la disponibilité des éléments nutritifs pourrait partiellement compenser la diminution du rendement en grains causée par l'humidité élevée dans certains cas, mais ne pourrait pas la compenser entièrement. L'auteur mesure également la perte d'eau non stomatique chez les plantes d'orge normales et mutantes de la cuticule, mais constate que seuls deux des mutants de la cuticule de l'orge perdent de l'eau à un rythme nettement plus élevé. Ces deux mutants d'orge perdent de l'eau 18.3 fois plus vite que certaines des autres lignées d'orge étudiées ici, soulignant que différents mutants de la cuticule ayant des effets variables sur les propriétés de la cuticule ont des effets différents sur les propriétés de rétention d'eau de la cuticule de l'orge.

Les données présentées dans cette étude indiquent donc que la cuticule de l'orge, et probablement celle d'autres espèces végétales, contribue à la fois à prévenir la perte d'eau en période sèche et à limiter le lessivage des nutriments en période humide. Seuls quelques mutants d'orge utilisés dans cette étude ont fait l'objet d'une cartographie génétique spécifique. Les résultats de cette étude, notamment la variabilité des réponses aux différentes conditions environnementales entre les lignées mutantes, soulignent la nécessité d'une meilleure compréhension du contrôle génétique de la formation de la cuticule chez les plantes d'importance commerciale telles que l'orge. La cuticule végétale est donc capable de protéger les plantes contre divers problèmes dans différentes conditions, et différentes caractéristiques de sa structure semblent contribuer à différentes fonctions. Il s'agit donc d'une structure non seulement complexe, mais aussi essentielle.