La danse complexe de la nature se déroule souvent de manière mystérieuse, cachée à l’œil nu. Au cœur de ce tango énigmatique se trouve un partenariat vital : la symbiose entre les plantes et un type de champignon appelé champignon mycorhizien arbusculaire (AM). Nouvelle recherche révolutionnaire, récemment publiée dans la revue Sciencese penche sur ce partenariat, révélant des informations clés qui approfondissent notre compréhension des interactions plantes-champignons AM et pourraient conduire à des progrès dans l’agriculture durable.
Les champignons AM vivent dans les cellules des racines des plantes, formant une alliance unique avec leurs hôtes végétaux. Cette relation est plus qu’une simple coexistence ; cela implique un échange complexe et critique de nutriments essentiels à la survie des champignons et hautement bénéfiques pour la plante.
Des chercheurs du Institut Boyce Thompson (BTI) ont découvert les rôles de deux protéines, CKL1 et CKL2, qui sont actives uniquement dans les cellules racinaires contenant les champignons AM. Ces deux protéines appartiennent à une famille plus large de protéines appelées CKL, dont les fonctions dans la plante restent encore à comprendre.
“Les plus proches parents de la famille CKL sont des protéines, appelées CDK, qui contrôlent le cycle cellulaire végétal et sont situées dans le noyau de la cellule. Étonnamment, les protéines CKL1 et CKL2 ont évolué dans un rôle différent de celui des CDK : elles ne contrôlent pas le cycle cellulaire. cycle cellulaire. Ils sont attachés aux membranes de la cellule racinaire, y compris une membrane qui entoure le champignon », a déclaré le Dr Sergey Ivanov, chercheur postdoctoral au BTI et premier auteur de l’étude.
Les scientifiques ont découvert que ces protéines CKL sont essentielles à la survie des champignons dans les racines des plantes. Ils jouent un rôle central dans le contrôle du flux de lipides (graisses) de la plante vers les champignons, un processus essentiel à la nutrition des champignons. Sans ces protéines, les gènes clés qui gèrent ce transfert lipidique ne sont pas activés, affamant ainsi les champignons.
La recherche a également découvert un réseau complexe d’interactions impliquant plusieurs protéines réceptrices kinases. L’une de ces kinases est connue pour son rôle en permettant au champignon AM de pénétrer dans la couche externe de la racine. Les chercheurs ont découvert que cette même kinase adopte un nouveau rôle plus profond dans la racine, où elle s’associe aux protéines CKL, potentiellement pour initier le flux de lipides vers le champignon.
Étonnamment, bien que les protéines CKL soient essentielles au contrôle du flux lipidique, elles ne gèrent pas l’intégralité de la voie lipidique symbiotique. Au lieu de cela, ils contrôlent les gènes responsables du début et de la fin de cette voie. Pendant ce temps, une protéine clé opérant au milieu de cette voie, RAM2, est activée par un autre régulateur, RAM1. Pour que la production de lipides à grande échelle se produise, les voies CKL et RAM1 doivent être actives.
“Les lipides sont coûteux pour la plante, donc des mécanismes de régulation doubles peuvent garantir que l’approvisionnement en lipides est étroitement contrôlé, peut-être une protection contre l’exploitation par des agents pathogènes fongiques”, a déclaré le Dr. Marie Harrisonprofesseur au BTI et auteur principal de l’étude.
Harrison a poursuivi : « Dans un contexte agricole, tirer parti de cette symbiose naturelle pourrait conduire à des cultures plus efficaces en termes d’absorption des nutriments et plus résilientes aux facteurs de stress environnementaux. »
Cette étude approfondit non seulement notre compréhension de la dynamique moléculaire derrière la symbiose fongique plante-AM, mais met également en évidence les liens complexes et souvent invisibles qui soutiennent la vie sur notre planète. C’est un rappel de l’incroyable complexité et de l’interdépendance de la nature, dont une grande partie est cachée sous nos pieds.
Le financement de cette recherche a été assuré par le programme de recherche sur le génome végétal de la National Science Foundation des États-Unis.
À propos de l’Institut Boyce Thompson
Fondé en 1924, le Boyce Thompson Institute (BTI) est un institut de recherche de premier plan en biologie végétale et en sciences de la vie situé à Ithaca, New York. Les scientifiques de BTI mènent des recherches fondamentales dans le but d’accroître la sécurité alimentaire, d’améliorer la durabilité environnementale et de faire des découvertes fondamentales qui amélioreront la santé humaine. Tout au long de ce travail, BTI s’engage à inspirer et à éduquer les étudiants et à fournir une formation avancée à la prochaine génération de scientifiques. BTI est un institut de recherche indépendant à but non lucratif affilié à l’Université Cornell. Pour plus d’informations, s’il vous plaît visitez BTIscience.org.
