Bien qu'ils soient souterrains, les rhizomes sont des tiges et non des racines. Comme les autres tiges, ils ont des nœuds qui peuvent pousser d'autres tiges vers le haut. Comme ils sont protégés sous terre, ils sont également des endroits utiles pour stocker les glucides, l'eau et les nutriments. Ainsi, pour des plantes comme les graminées, un solide réseau de rhizomes peut être une aide majeure à la survie et à la propagation. Mais qu'est-ce qui contrôle leur développement ? Xiqing Ma et ses collègues ont enquêté signalisation dans la fétuque élevée, Festuca arundinacée, pour voir ce qui active et désactive le développement des rhizomes.

Pour ce faire, l'équipe a rassemblé des plantes de la ferme d'élevage de gazon de l'Université Rutgers. Ils ont sélectionné des plantes avec le même nombre de talles, les rhizomes enlevés et les ont plantées dans des boîtes remplies d'argile frittée pour voir comment le stress de la sécheresse et le ré-arrosage les affectaient. Les plantes ont eu quelques semaines pour s'installer dans leurs nouvelles maisons, puis l'expérience a commencé.

Le premier groupe était le groupe témoin. Ils étaient bien arrosés comme d'habitude. Le deuxième groupe a eu une irrigation suspendue pendant une semaine, avant que le réarrosage ne commence. L'équipe a mesuré le nombre de rhizomes, de talles et de racines, ainsi que la longueur des rhizomes individuels sur 30 plantes de chaque groupe après les phases de sécheresse et de réarrosage. Ils ont également examiné la teneur en hormones et en sucre des plantes pour voir ce qui se passait à l'intérieur et ont découvert que la chimie interne différait selon la phase de l'expérience dans laquelle se trouvait la plante.

"L'inhibition de l'initiation des rhizomes induite par la sécheresse pourrait être principalement associée à l'accumulation d'ABA (NCED) et à la signalisation (PYL, PP2C, SnRK2 et ABF), aux gènes/protéines liés au métabolisme énergétique (galactinol synthase, raffinose synthase, glutamate 5-kinase), et protéines de réponse au stress (protéines déshydrine, HSP17, protéines LEA). Le stress hydrique a inhibé l'allongement du rhizome via la régulation de GA4, des antioxydants (ASA/DHA/GSH/GSSG) et du métabolisme énergétique, ainsi que des protéines de modification des protéines/réponse au stress (ASA, MDHAR, GR, cellulose synthase, chaperon et protéines HSP70 ). La régénération ou l'initiation du rhizome en réponse au ré-arrosage impliquait des gènes de l'IAA et du métabolisme des lipides (phospholipase A2, lipoxygénase, allène oxyde synthase) et des protéines impliquées dans le développement secondaire de la paroi cellulaire (GDSL estérase/lipase et trans-cinnamate 4-monooxygénase) et remobilisation et cycle de l'azote (synthétase hydrolysante de l'asparagine glutamine) », écrivent Ma et ses collègues.

Les résultats pourraient aider à expliquer certains des facteurs affectant la survie des prairies en cas de sécheresse, disent les botanistes. "La survie des rhizomes pendant la sécheresse et la repousse après réarrosage sont d'une importance cruciale pour le maintien des peuplements et la productivité des espèces de plantes rhizomateuses dans les zones où les précipitations sont sporadiques ou le manque d'eau pour l'irrigation. En effet, les rhizomes en tant que tiges souterraines sont capables de régénérer de nouvelles plantes filles à partir de nœuds de rhizomes contenant des tissus méristématiques, ce qui est une caractéristique unique et distincte des autres parties d'une plante, telles que les feuilles, les racines, les talles ou les branches latérales… En procédant à une analyse intégrative des profils transcriptomiques et protéomiques, cette étude a identifié les principaux gènes et protéines qui pourraient être impliqués dans l'inhibition par la sécheresse de la croissance des rhizomes et l'initiation ou la régénération de nouveaux rhizomes et l'allongement des rhizomes en réponse au réarrosage des espèces de graminées vivaces.