La mélatonine est une hormone présente dans les trois domaines de la vie : les bactéries, les archées et les eucaryotes. Elle est surtout connue comme l'hormone qui aide à réguler le cycle de sommeil des humains, cependant, la mélatonine a des fonctions différentes chez les plantes. Principalement, il a été rapporté qu'il activait divers événements de signalisation lors des réponses des plantes aux conditions de stress abiotiques et biotiques, aidant à les protéger dans des conditions stressantes. Des études scientifiques ont montré que la mélatonine peut induire une tolérance à diverses conditions de stress abiotiques, notamment les métaux lourds, les températures élevées et la salinité.

Pendant le stress, la mélatonine améliore les multiples réponses adaptatives des plantes. Il peut stimuler la conductance stomatique, la photosynthèse et la transpiration, augmenter l'absorption des nutriments et favoriser le métabolisme des sucres. Il régule également à la hausse les processus qui empêchent les dommages oxydatifs dans les cellules, y compris la synthèse d'antioxydants et le piégeage des espèces réactives de l'oxygène. Pourtant, les mécanismes sous-jacents de la mélatonine dans l'atténuation du stress hydrique ont rarement été étudiés dans les cultures. Plus précisément, on ne sait pas si l'application foliaire ou rhizosphérique de mélatonine améliore ou non la tolérance au stress.

Effets de l'application de mélatonine sur l'apparence phénotypique des plants de soja cultivés dans des conditions normales et de stress hydrique. Les termes FM50 et FM100 se réfèrent à l'application de 50 µM et 100 µM de mélatonine au feuillage, respectivement, tandis que RM50 et RM100 se réfèrent à l'application de 50 µM et 100 µM de mélatonine à la zone racinaire, respectivement. Crédit image : Imran et al.

Dans leur nouvelle étude publiée dans AoBP, Imran et al. étudier les rôles de l'application exogène de mélatonine (zone foliaire ou racinaire) dans l'amélioration de la tolérance au stress hydrique du soja (Glycinemax) semis. Leurs résultats ont montré que le prétraitement des semis de soja avec de la mélatonine atténuait considérablement les effets négatifs du stress hydrique sur les paramètres liés à la croissance des plantes et la teneur en chlorophylle. Les impacts bénéfiques contre la sécheresse ont été plus prononcés par l'application de mélatonine dans la rhizosphère que dans les traitements foliaires. La tolérance accrue induite par la mélatonine pourrait être attribuée à une meilleure activité photosynthétique, à une réduction de l'acide abscisique et des dommages oxydatifs induits par la sécheresse en réduisant l'accumulation d'espèces réactives de l'oxygène et de malondialdéhyde.

Cette étude a démontré que l'amélioration induite par la mélatonine de la tolérance au stress hydrique chez les plants de soja était associée à un meilleur fonctionnement de la machinerie de défense antioxydante et à la piégeage du peroxyde d'hydrogène, ce qui atténuait les dommages oxydatifs causés par le stress hydrique. L'application de mélatonine dans la zone racinaire a entraîné une régulation physiologique et phytohormonale significativement plus élevée que l'application foliaire. Cela pourrait être un facteur essentiel pour déterminer la faisabilité de l'application de la mélatonine à grande échelle sur le terrain. Cependant, les conclusions d'Imran et al. fournir de bonnes preuves du rôle physiologique de la mélatonine et servir de plate-forme pour des applications possibles dans des domaines de recherche agricoles ou connexes.