Radis sauvage sauvage

Radis sauvage (Raphanus raphanistrum) est une mauvaise herbe dicotylédone importante dans les scénarios agricoles et routiers à travers le monde. Une des raisons de son succès est la grande variabilité génétique entre les populations et les individus, lui permettant de s'adapter aux conditions et stress locaux. Dans les systèmes de culture australiens, largement basés sur une perturbation minimale des sols fragiles, une pression de sélection majeure imposée aux adventices est l'utilisation intensive d'herbicides. Par conséquent, le radis sauvage a développé une résistance à presque tous les modes d'action herbicides les plus couramment utilisés (Owen et al. 2015/XNUMX/XNUMX).

Les herbicides synthétiques à base d'auxine, tels que le 2,4-D et le dicamba, appartiennent à un mode d'action ancien qui imite les effets stimulants sur la croissance de l'auxine, une hormone végétale, mais à un niveau incontrôlé et amplifié. La résistance aux auxines synthétiques augmente chez le radis sauvage, alors que les agriculteurs se tournent vers le 2,4-D pour tuer les populations résistantes aux herbicides plus récents, mais surutilisés. Notre première incursion pour découvrir comment les plantes survivent à cet herbicide a révélé un mécanisme apparemment clair : dans les deux populations étudiées, les plantes ont empêché le 2,4-D de sortir de leurs feuilles et d'atteindre leurs points de croissance vulnérables (Goggin et al. 2016/XNUMX/XNUMX). Il y avait aussi une différence possible dans la façon dont les plantes résistantes répondaient à l'auxine, mais cela semblait moins important. Nous avons décidé d'étendre notre enquête à 10 autres populations de radis sauvages, pour voir si elles avaient toutes suivi le même chemin vers la résistance. C'était notre première erreur...

Comment étudier la résistance à l'auxine tout en restant sain d'esprit

Nous avons examiné la diversité des mécanismes de résistance au 2,4-D dans un total chanceux de 13 populations de radis sauvages en mesurant la résistance, le mouvement, le devenir et la réponse au 2,4-D dans chacune. Nous avons également comparé l'expression globale des gènes dans une population résistante par rapport à une population sensible pour essayer de découvrir comment les deux populations différaient dans leur réponse auxine à court terme et quel transporteur pourrait être responsable du mouvement réduit du 2,4-D. Au total, cela impliquait une étude dose-réponse en extérieur avec du 2,4-D et du dicamba; mesure de l'allongement des racines en présence de différentes auxines ; suivre le mouvement et le devenir métabolique du 2,4-D radioactif dans les jeunes plantes; mesurer l'activation d'une partie de la réponse de défense de la plante (appelée voie MAPK) en présence et en l'absence de 2,4-D ; et une expérience de séquençage d'ARN (RNA-seq) de 24 échantillons suivie d'une mesure ciblée de certains gènes excitants. Heureusement, les gommiers à l'extérieur de la fenêtre du laboratoire sont parfois visités par des cacatoès noirs, qui constituent une distraction bienvenue pour les chercheurs saturés d'auxine. (Il se trouve que les cockies aiment aussi beaucoup les graines de radis sauvage, alors nous devrions peut-être collaborer avec eux sur des méthodes non chimiques de lutte contre les mauvaises herbes.)

Tant de populations, si peu d'accord

Les populations sensibles et résistantes utilisées dans l'étude de l'expression génique ont très obligeamment montré des réponses extrêmement différentes au 2,4-D. La population résistante exprimait des gènes impliqués dans la défense des plantes et un gène qui ralentissait la réponse auxine (Goggin et al. 2018/XNUMX/XNUMX). Il y avait même un candidat possible pour le transporteur 2,4-D. Cependant, c'était là que la clarté s'arrêtait. Il n'y avait, de manière consternante, aucune relation entre le niveau de résistance et l'ampleur du mouvement du 2,4-D, aucune cohérence de réponse aux différentes auxines et aucun schéma des niveaux d'expression de deux des gènes les plus prometteurs identifiés dans la population d'origine (une auxine -gène répresseur et gène de défense clé dans la voie MAPK). En fait, les différentes populations de radis sauvages semblaient ne s'accorder que sur deux choses : il n'y avait pas de détoxification métabolique accrue de l'herbicide, et un niveau de base plus élevé d'activation de la protéine MAPK est très utile pour résister au 2,4-D.

Les chercheurs sur le radis sauvage peuvent-ils être aussi persistants que les populations de radis sauvage ?

Jusqu'à présent, il n'y a aucun signe d'une solution miracle pour surmonter la résistance au 2,4-D dans le radis sauvage, car il y a encore tellement de choses que nous ne comprenons pas. Bien que nous aspirions à ce que cette étude propose une explication sans équivoque (et hautement publiable) de la résistance au 2,4-D chez le radis sauvage, idéalement « la résistance au 2,4-D chez le radis sauvage est causée par la perte de fonction de l'efflux d'auxine. transporteur X », les usines elles-mêmes n'étaient pas disposées à coopérer. En fait, notre découverte la plus flagrante est qu'il y a trop de variation entre les populations de mauvaises herbes, en particulier chez les espèces à pollinisation croisée comme le radis sauvage, pour conclure quoi que ce soit sur quoi que ce soit. Néanmoins, la question de la défense renforcée des plantes mérite d'être approfondie. Notre étude protéomique fraîchement sortie de presse a donné des résultats prometteurs, qui ouvrent de nouvelles voies d'étude. Tout d'abord, il faut espérer que les protéines des 11 populations non incluses dans l'étude protéomique montreront une cohérence que leurs gènes n'avaient pas… et que les cacatoès noirs reviendront bientôt.