Des chercheurs de l'Université du Missouri découvrent comment les plantes régulent la croissance de leurs racines

Des chercheurs de l'Université du Missouri découvrent comment les plantes régulent la croissance de leurs racines

Agdaily reporters*

Les recherches de M. Gassmann aident les scientifiques à mieux comprendre la biologie cellulaire sous-jacente qui régule la croissance des racines. (Image : Université du Missouri)

Quelle est la clé pour cultiver des plantes résistantes capables de survivre à des conditions difficiles ? Des chercheurs de l'Université du Missouri sont en train d'aller au fond du problème, littéralement.

Les scientifiques du laboratoire Walter Gassmann du Bond Life Sciences Center de l'Université du Missouri ont découvert comment une protéine spécifique appelée SRFR1 joue un rôle essentiel dans la profondeur à laquelle les racines des plantes poussent sous terre. Plus prometteur encore, ils ont trouvé un moyen de manipuler cette protéine pour favoriser une croissance plus longue des racines, une caractéristique qui pourrait aider les plantes à mieux résister à la sécheresse.

Cette avancée pourrait ouvrir la voie à des semences génétiquement modifiées produisant des cultures plus résistantes.

« Selon l'environnement, les plantes ont parfois besoin de racines plus longues ou plus courtes, et nous avons découvert que cette protéine aide à réguler ce résultat », a déclaré M. Gassmann, directeur du Bond Life Sciences Center et professeur à la Faculté d'Agriculture, d'Alimentation et de Ressources Naturelles. « En période de sécheresse, les plantes ont besoin de racines plus longues pour s'enfoncer plus profondément dans le sol à la recherche d'eau ou de nutriments. Maintenant que nous avons compris le rôle de cette protéine, nous pouvons la manipuler pour aider les plantes à prospérer dans divers environnements. »

MM. Jianbin Su et Walter Gassmann. (Image : Université du Missouri)

Dans les mauvaises herbes

Dans cette nouvelle étude, M. Gassmann et le scientifique senior Jianbin Su ont découvert que la protéine SRFR1 forme de minuscules structures gélatineuses dans une partie spécifique de la racine externe. Ces structures lâches, appelées condensats, se forment naturellement pour aider la racine à pousser.

Les chercheurs ont entrepris de modifier génétiquement la protéine afin de « suralimenter » ce processus de condensation, ce qui a permis d'obtenir des plantes avec des racines plus longues.

À l'aide d'un outil d'IA qui prédit la structure d'une protéine, ils ont identifié les acides aminés qui forment des liaisons entre deux molécules de SRFR1. Forts de ces connaissances, les chercheurs ont émis l'hypothèse que le remplacement de ces acides aminés par d'autres, structurellement et chimiquement différents, pourrait renforcer la capacité de condensation de la protéine. Pour tester cette idée, l'équipe a conçu un fragment synthétique de code génétique modifié et l'a combiné avec l'enzyme ADN polymérase dans un tube à essai afin de générer un nouvel ADN modifié.

Le nouvel ADN a ensuite été inséré dans une bactérie qui aide à transporter le nouvel ADN dans les fleurs d'une plante, afin que celui-ci devienne une partie permanente des graines de la plante.

« Grâce au Centre de Microscopie Optique Avancée de l'Université du Missouri, nous avons pu constater que nos plantes génétiquement modifiées formaient davantage de ces condensats dans la racine externe, ce qui donnait des racines encore plus longues que celles des plantes de type sauvage », a déclaré M. Gassmann. « En fin de compte, une fois que nous comprenons mieux ces organismes, nous pouvons les concevoir, les sélectionner ou les modifier de manière à améliorer l'agriculture. »

MM. Su et Gassmann collaborent pour étudier le rôle spécifique que joue la protéine SRFR1 dans les plantes. (Image : Université du Missouri)

Le terrain de jeu d'un biologiste végétal

Les plantes sont incroyablement complexes, et les scientifiques ne connaissent toujours pas le rôle exact que jouent toutes leurs protéines microscopiques. M. Gassmann a passé le dernier quart de siècle, grâce à des financements fédéraux du département américain de l'Agriculture et de la National Science Foundation, à percer les secrets moléculaires des plantes.

« La réputation de l'Université du Missouri en tant que leader dans la recherche en sciences végétales et la collaboration avec les groupes de recherche du Bond Life Sciences Center et de l'Interdisciplinary Plant Group en font un endroit idéal pour mener à bien nos travaux », explique M. Gassmann.

Le travail de M. Gassmann en tant que biologiste végétal consiste à examiner des milliers de plantes présentant des mutations aléatoires ou des protéines qui ont été désactivées ou « supprimées » afin d'en savoir plus sur le rôle qu'elles jouent dans le développement d'une plante ou sa résistance aux agents pathogènes. Il étudie le rôle de la protéine SRFR1 depuis 20 ans.

« Afin d'aider un jour les agriculteurs à cultiver des plantes plus résistantes, en particulier dans les régions touchées par la sécheresse, nous devons d'abord mieux comprendre la biologie cellulaire sous-jacente, et c'est pourquoi la recherche fondamentale dans une université publique comme Mizzou est si importante », a déclaré M. Gassmann. « La collaboration interdisciplinaire entre les scientifiques du Bond Life Sciences Center et de l'ensemble du campus fait de Mizzou une université de recherche de premier plan, et c'est ce qui alimente notre enthousiasme pour forger l'avenir. »

L'étude, intitulée « Polymerization-mediated SRFR1 condensation in upper lateral root cap cells regulates root growth » (la condensation de SRFR1 médiée par polymérisation dans les cellules supérieures du capuchon latéral de la racine régule la croissance de la racine), a été publiée dans The Plant Cell.

_______________

* Source : Mizzou Researchers Uncover How Plants Regulate Root Growth