En général, les plantes terrestres plus élevées ne poussent pas dans des conditions submergées et les plantes aquatiques ne peuvent pas pousser dans des conditions terrestres. D'autre part, les plantes amphibies sont capables de vivre dans des conditions terrestres et submergées. Les espèces amphibies Hygrophila difformis développe des feuilles dentelées et disséquées lorsqu'elles sont cultivées dans des conditions terrestres et submergées, respectivement. De plus, les feuilles disséquées se développent lorsque H. difformis est traité avec de l'éthylène dans des conditions de croissance terrestre. Bien que ce changement morphologique soit régulé par l'éthylène, on ignore si l'éthylène incite les feuilles à faire face fonctionnellement aux conditions sous-marines.

Une étude récente de Horiguchi et al. publiés dans AoBP rapports sur la plasticité des réponses morphologiques et physiologiques à la submersion chez une plante amphibie Hygrophila difformis. Les auteurs ont analysé la morphologie des feuilles, mesuré les taux de photosynthèse sous-marine et HCO₃^- affinité dans H. difformis pour déterminer s'il existe des différences de capacité d'acclimatation en fonction des conditions de croissance : terrestre, immergé, terrestre traité à l'éthylène et immergé traité avec un inhibiteur d'éthylène. H. difformis s'est avéré s'acclimater à un environnement submergé en développant des feuilles avec une morphologie caractéristique qui sont capables d'une photosynthèse optimisée pour l'environnement submergé en utilisant HCO₃^-. L'éthylène régule la réponse à la submersion à la fois en modifiant la morphologie des feuilles et en induisant HCO₃^- utilisation. Processus nécessitant des protéines du mécanisme de concentration du carbone (CCM) telles que HCO₃^- les transporteurs et l'anhydrase carbonique sont également impliqués dans l'acclimatation photosynthétique. H. difformis héberge probablement des gènes et des mécanismes de régulation qui s'avéreront être des ressources précieuses pour découvrir les gènes CCM dans les plantes supérieures. Une caractérisation et une compréhension plus poussées de ce mécanisme d'acclimatation fourniront de nouvelles ressources pour découvrir les systèmes de régulation CCM dans les plantes supérieures.

Point culminant du chercheur

Genki Horiguchi (à gauche sur la photo) a obtenu son master en sciences de la vie à l'Université de Toyo, au Japon, en 2019. Il y a étudié l'acclimatation photosynthétique des plantes amphibies sous la direction du professeur Naoki Hirotsu. Genki poursuivra ses recherches dans le cadre de son doctorat, où il se concentrera davantage sur les mécanismes moléculaires de l'acclimatation sous-marine.

Le professeur Naoki Hirotsu (à droite sur la photo) travaille à l'Université Toyo, au Japon, où ses recherches visent à comprendre les mécanismes génétiques et moléculaires qui déterminent le rendement et la qualité du riz. Depuis son doctorat, il s'intéresse également aux réactions environnementales de la photosynthèse.