Vers la compréhension des mécanismes de tolérance des plantes à l’aluminium

France Science 3 novembre 2008

L’aluminium est l’un des métaux les plus présents dans les sols acides et son effet toxique est le facteur limitant majeur de la production agricole. Les sols acides représentent près de 40% des sols cultivés du monde.

La présence d’une forte teneur en aluminium dans les sols de cultures provoque l’arrêt de la croissance des plantes. Une équipe de l’ARS avait découvert en août dernier la localisation de deux gènes responsables de la résistance du blé à l’aluminium.

Des chercheurs en biochimie de l’Université de Californie à Riverside viennent d’identifier dans la plante modèle Arabidopsis, un facteur appelé AtATR qui a la particularité de détecter les anomalies de l’ADN provoquées par l’aluminium, bloquant ainsi la croissance de la plante. Les expériences menées ont montré qu’une concentration élevée en aluminium conduit à la destruction de « cellules souches » présentes dans la racine, ce qui provoque l’arrêt de la croissance. Les chercheurs ont induit des mutations aléatoires dans tout le génome de la plante modèle Arabidopsis et ont montré qu’en bloquant ce facteur AtATR au niveau des cellules souches présentes dans la racine, la plante continuait à se développer malgré un taux élevé d’aluminium dans le milieu de culture.

Cette découverte permet aux scientifiques de mieux comprendre le fonctionnement du système de tolérance à l’aluminium développé par certaines plantes et d’envisager de nouvelles pistes de recherche pour accroitre la résistance aux métaux. L’objectif de cette équipe est maintenant de pouvoir induire directement la mutation du facteur AtATR sur d’autres plantes d’intêret économique telles que le maïs et la tomate.

Source :

– https://info.ucr.edu/cgi-bin/displa...
– https://www.sciencedaily.com/releas...

Culture du blé en sol acide

Date : 11 août 2008
Source : USDA - Service de recherche agricole
Résumé :
De nombreux producteurs de blé dans les États du sud des Grandes Plaines sont confrontés à un défi de taille : les niveaux élevés d’aluminium libérés dans les sols acides peuvent freiner la croissance des cultures. Le généticien végétal Guihua Bai de l’Agricultural Research Service (ARS) dirige donc une équipe qui améliore les chances de cultiver du blé dans ces sols acides.

De nombreux cultivateurs de blé des États du sud des Grandes Plaines sont confrontés à un défi de taille : les niveaux élevés d’aluminium libérés dans les sols acides peuvent freiner la croissance des cultures. Le phytogénéticien Guihua Bai, de l’Agricultural Research Service (ARS), dirige donc une équipe qui améliore les chances de cultiver du blé dans ces sols acides.

M. Bai travaille à l’ARS Plant Science and Entomology Research Unit, qui fait partie du Grain Marketing and Production Research Center de l’agence à Manhattan, Kan. Ses recherches portent notamment sur la découverte de gènes de résistance à l’aluminium dans le blé, que les sélectionneurs pourraient utiliser pour améliorer la résistance des variétés régionales à la toxicité de l’aluminium.

Bai et ses collègues de la Kansas State University, Dadong Zhang et Shibin Cai, ont créé une population de blé en croisant « FSW », une variété de blé chinoise connue pour sa résistance à l’aluminium, avec « ND35 », une lignée de blé sensible à des niveaux élevés d’aluminium dans les sols. Ils ont exposé la population à des niveaux élevés d’aluminium afin d’évaluer sa résistance à la toxicité de l’aluminium.

L’équipe a évalué les effets de l’exposition à l’aluminium sur les racines en mesurant la croissance des racines et en évaluant l’efficacité avec laquelle l’hématoxyline colorait le tissu racinaire. L’hématoxyline est un colorant naturel qui ne colore les tissus racinaires qu’après avoir réagi à l’aluminium qui a été extrait du sol et introduit dans les racines.

Les chercheurs ont ensuite comparé les profils de 1 028 marqueurs de répétition de séquences simples (SSR) entre les deux parents et leurs descendants afin d’identifier les relations entre les marqueurs et la résistance à l’aluminium chez les descendants. Les marqueurs SSR sont de courts segments répétitifs d’acide désoxyribonucléique (ADN) que l’on trouve dans tous les chromosomes. Certains SSR sont proches des gènes qui confèrent des caractéristiques bénéfiques aux plantes et peuvent être utilisés pour localiser ces gènes dans des populations expérimentales.

Les scientifiques ont utilisé la carte SSR pour localiser deux gènes de FSW qui, ensemble, représentent environ 58 % de sa résistance à l’aluminium. Ils ont également identifié plusieurs marqueurs SSR qui se trouvent à proximité de ces gènes. Ces SSR pourraient être utilisés pour marquer les gènes de résistance à l’aluminium afin de sélectionner des variétés de blé résistantes à l’aluminium.