Boechera, pourquoi es-tu si fraiche ?

Un jour Kipling a dit : "Seuls les chiens fous et les Anglais sortent sous le soleil de midi". A cette liste nous pouvons aussi ajouter les plantes, qui sont dehors sous le soleil de midi tout simplement parce qu'elles ne peuvent pas se déplacer à l'ombre quand il fait chaud. Les plantes doivent survivre, croître et se reproduire partout où leurs graines germent.

Nous savons depuis longtemps que les températures élevées, comme par exemple une vague de chaleur de 32 °C ou plus, peuvent perturber la façon dont les plantes obtiennent leur nourriture (photosynthèse) et produisent de jeunes plantules (pollinisation). L'impact du stress thermique sur les plantes se traduit par une baisse du rendement des cultures dans les champs agricoles pendant les étés chauds. Mais le stress thermique est aussi un gros problème pour les plantes sauvages ou endémiques. à mesure que notre climat se réchauffe, les vagues de chaleur sont devenues plus intenses. Chaque année, nous enregistrons de plus en plus de records. Les vagues de chaleur ne sont pas seulement de plus en plus chaudes, mais elles durent aussi plus longtemps et se comptent en semaines plutôt qu’en jours.

Tout cela est très stressant pour les plantes et pourrait entraîner l'extinction d'un grand nombre de nos espèces endémiques.

Ce projet de recherche a été motivé par quelques questions simples : comment les plantes réagissent-elles au stress thermique dans la nature ? Certaines plantes ont-elles trouvé un moyen pour survivre aux vagues de chaleur ? Et si c'est le cas, cette information sera-t-elle utile pour rendre les espèces cultivées plus tolérantes aux vagues de chaleur ?

Le but de cette recherche était d'examiner un groupe de plantes de moutarde endémiques de Californie qui vivent dans différents habitats et de comprendre comment elles réagissent au stress thermique.

Des graines ont été récoltées auprès de populations naturelles de différentes espèces de moutardes californiennes du genre Boechera. Nous avons récolté des semences de plantes qui vivent dans les déserts de Mojave et d'Anza Borrego, dans le chaparral des régions côtières et au sommet des hautes montagnes de la Sierra Nevada. Nous avons cultivé ces plantes dans notre laboratoire et les avons exposées à des températures allant de 38 °C (100 °F) à 47 °C (117 °F). Toutes les plantes Boechera ont réussi à supporter une chaleur supérieure à 38 °C. Mais ce qui était à la fois surprenant et excitant, c'est que nous avons découvert que certaines moutardes endémique de Californie sont parfaitement heureuses à des températures pouvant atteindre 47 °C.

L'espèce la plus résistante à la chaleur ne provenait pas des déserts, comme nous le pensions avant le début de l'expérience, mais avait en fait été récoltée sur un sommet très élevé dans les montagnes de la Sierra Nevada. Cette plante (B. depauperata) est capable de continuer à produire sa propre nourriture (photosynthèse) après des heures à 47 °C. Elle peut également réparer les dommages cellulaires qu'elle subit à ces températures élevées.

Le "Choc Thermique" est la façon dont tous les organismes réagissent au stress lié à des températures élevées. Les Protéines de Choc Thermique ont été appelées "les Ambulanciers de la Cellule" parce qu'elles peuvent réparer les dommages cellulaires causés par la chaleur. Nous nous attendions à ce que des niveaux élevés de ces protéines dans la Boechera expliquent pourquoi elle est capable de résister à la chaleur. Mais lorsque nous avons cherché à savoir si cette espèce (Boechera depauperata) se protégeait avec les Protéines de Choc Thermique, nous avons constaté que ce n'était pas le cas. Il semble que la chaleur ne dérange pas Boechera et qu’elle n'ait pas besoin des ambulanciers de la cellule pour éviter la mort.

Comment la Boechera peut-elle donc rester si fraîche ? Toutes les bonnes études scientifiques répondent à une question et en soulèvent dix autres. Désormais, nous ne manquons pas de nouvelles questions à nous poser sur la façon dont la Boechera reste fraîche. Est-ce lié à la présence de lots de chromosomes supplémentaires ? Leurs feuilles sont-elles plus aptes à se rafraîchir ou à transpirer en utilisant leurs pores ou leurs stomates ? Les réponses à ces questions pourraient nous aider à garder toutes les plantes fraîches alors que le monde devient plus chaud.

Nos recherches sur les Boechera ont été financées par une subvention de la «National Science Foundation» accordée à la Professeure Elizabeth R. Waters de l’Université d’Etat de San Diego. Elle est actuellement à la recherche d'autres subventions pour poursuivre son travail sur ces fabuleuses plantes.

Toute étude scientifique implique un travail d'équipe. Notre «équipe Boechera» était composée de Gillian Halter, une étudiante diplômée de l’Université d’Etat de San Diego, de Nicole Simonetti et Cristy Suguitan, toutes deux étudiantes à cette même Université, ainsi que de Jessica Soroksky, étudiante au Siena College et Ken Helm, professeur dans ce même établissement. Les graines de Boechera depauperata ont été collectées par la Dre Alison Colwell.

Traduit par TranslationBunny, Bunny Inc.