Les substances volatiles des feuilles vertes constituent la réponse rapide d'une plante aux menaces. Star61/Wikimédia Commons, CC BY-SA
Avez-vous déjà pensé à cette note verte et aiguë qui vous frappe le nez lorsque vous tondez la pelouse ou coupez des tiges de fleurs ? Ce sont volatiles à feuilles vertes, ou GLV: huiles facilement évaporées que les plantes utilisent pour communiquer avec d'autres plantes et se défendre contre les herbivores ou les pathogènes comme les bactéries ou les champignons.
Presque toutes les plantes vertes peuvent rapidement synthétiser et libérer des GLV lorsqu'elle est attaquée, à la fois repoussant directement les attaquants et attirant indirectement les prédateurs d'herbivores comme les insectes et activant les autres mécanismes de défense de la plante. Les chercheurs savent que les GLV jouent un rôle important dans la protection des plantes, mais leur fonctionnement reste flou.
Je suis chercheur en biochimie, et grâce à une collaboration entre le Laboratoire Wang ainsi que Laboratoire Stratmann de l'Université de Caroline du Sud, mes collègues et moi étudions comment les cellules végétales déploient les substances volatiles des feuilles vertes. Dans notre recherche récemment publiée, nous avons identifié les voies de signalisation potentielles utilisées par les GLV pour induire des réponses de défense dans les cellules de tomate. Notre objectif ultime est de trouver des moyens d’utiliser les GLV pour lutter contre les ravageurs agricoles et favoriser une agriculture plus propre.
Systèmes de défense dans les plantes
Les plantes utilisent de nombreux systèmes de défense pour se protéger. Le première ligne de défense consiste à détecter les envahisseurs microbiens et la présence de dommages à l’aide modèles moléculaires associés aux dommages, ou DAMP, qui sont des molécules libérées par des cellules endommagées ou mourantes.
Lorsqu’une cellule identifie un HUMIDE, elle déclenche une réponse immunitaire et favorise les mécanismes de réparation. Cela conduit également à changements dans la concentration en ions calcium, activant davantage les gènes et les protéines liés au système immunitaire. Les DAMP également allumer les protéines commun dans de nombreuses voies de signalisation du stress qui activent d’autres réponses de défense. Les plantes disposent de plusieurs moyens de défense.
De nombreuses études ont montré que le les effets de Les GLV sont similaire à DAMP. Mon équipe et moi-même voulions donc prouver si les GLV pouvaient également agir comme des DAMP.
Pour ce faire, nous avons étudié quelles protéines sont activées ou désactivées dans les cellules de tomate. Changer chimiquement la structure d'une protéine grâce à un processus appelé phosphorylation l'allume ou l'éteint. La phosphorylation des protéines joue un rôle central dans la régulation d’un grand nombre de processus cellulaires et implique de nombreuses voies de transmission du signal. Étudier le phosphoprotéome, ou toutes les protéines phosphorylées dans un système, des cellules de tomate pourraient nous aider à comparer les voies de signalisation des GLV et des DAMP.
Nous avons constaté que de nombreuses protéines impliquées dans les voies de signalisation volatiles des feuilles vertes étaient impliquées dans la régulation du stress. Ceux-ci comprenaient de nombreux composants des voies de signalisation DAMP, confortant notre hypothèse selon laquelle les GLV fonctionnent comme les DAMP pour activer les réponses de défense.
Utilisation des GLV en agriculture
L'agriculture exerce souvent une pression importante sur les ressources naturelles et l'environnement. Par exemple, l'utilisation de pesticides conventionnels peut entraîner dégradation de l'environnement et résistance aux ravageurs.
Solutions de biocontrôle gagnent en popularité en tant qu’alternative moins toxique. Il s’agit d’organismes ou de composés naturels qui suppriment la croissance et la propagation des ravageurs. Par exemple, les composés organiques volatils provenant des plantes sont un type de biopesticide dont il a été prouvé qu'il permet de réduire l'utilisation d'insecticides synthétiques pour lutter contre les ravageurs des céréales alimentaires stockées.
Par conséquent, les GLV peuvent également être des biopesticides efficaces en agriculture. Une étude a montré que les GLV peuvent attirer un phytoravageur, le Apion miniatum scarabée, se nourrir de une mauvaise herbe envahissante et difficile à contrôler, Rumex confertus. De plus, des études sur le terrain sur des plants de tabac sauvages ont révélé que la libération de GLV peut attirer les ennemis des herbivores. La présence de ces herbivores concurrents peut non seulement lutter contre les insectes nuisibles, mais aussi augmenter la production de plantes infestées.
Grâce à des recherches plus approfondies, nous pensons que les GLV ont le potentiel de lutter naturellement contre les ravageurs et de soutenir une agriculture durable.
Sasimonthakan Tanarsuwongkul, doctorat. Candidat en biochimie, Université de Caroline du Sud
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
