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The role of nitric oxide in survival of low oxygen stress in plants

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L'impact des inondations sur les racines végétales

Des chercheurs se sont penchés sur la façon dont les racines des cultures répondent aux périodes d'inondations afin de garantir de bonnes récoltes.

Changement climatique et Environnement

Les plantes peuvent souffrir d'un manque d'oxygène lors des inondations et la baisse en résultant en termes de production énergétique peut avoir un impact significatif sur la production des cultures. Les plantes répondent au manque d'oxygène de diverses façons, soit par des changements au niveau de leur forme et leur structure et des altérations de l'expression génique et du métabolisme. Bien qu'une recherche approfondie a été menée sur les mécanismes qui permettent aux plantes de ressentir et de répondre au manque d'oxygène, ils restent encore incompris. Néanmoins, il est connu que le manque d'oxygène au niveau des racines résulte en une augmentation considérable de monoxyde d'azote (NO). Ce petit radical libre lipophile est synthétisé dans presque tous les organismes et agit comme molécule de signalisation. Les voies mitochondriales de nitrate réductase et végétales sont les sources les plus probables de NO lors de l'hypoxie (manque d'oxygène). Par ailleurs, les hémoglobines de classe 1 jouent un rôle important dans le balayage des taux de NO lors de l'hypoxie. Par conséquent, le projet TRNOILOS (The role of nitric oxide in survival of low oxygen stress in plants) a été établi pour découvrir comment le NO contribue à la régulation du métabolisme végétal. Les chercheurs se sont penchés sur le rôle de NO dans les racines d'orge dans des conditions aérobies, comparé à des plantes sauvages avec des plantes qui ont surexprimé l'hémoglobine non-symbiotique 1 (Hb+). Les travaux ont montré que le NO est important pour l'homéostasie de l'oxygène et les espèces d'oxygène réactives (ROS) dans des conditions aérobies. Cela a établi un rôle régulateur pour le NO au-delà de celui qui a été identifié dans des conditions hypoxiques. Les plantes, après une période d'inondation, doivent passer par une phase de réoxygénation potentiellement désastreuse, au cours de laquelle les taux de ROS peuvent être élevés. Les partenaires du projet ont donc étudié l'impact du NO produit dans des conditions à faibles taux d'oxygènes sur ce processus à l'aide de plants d'Arabidopsis, un organisme modèle. Les résultats ont indiqué que le NO généré dans des conditions hypoxiques temporaires protège les plantes au cours de la phase de réoxygénation subséquente à travers des mécanismes antioxydants. Par ailleurs, une recherche sur l'impact de la production mitochondriale de NO sur les mitochondries sous hypoxie a été menée. Elle a révélé que la réduction de nitrite sur le NO protège la structure et la fonctionnalité mitochondriale dans des conditions à faible taux d'oxygène. Le projet TRNOILOS a fourni avec réussite de nouveaux aperçus sur le rôle régulateur du NO dans le métabolisme végétal aérobie et hypoxique. De nombreux éléments attestent le rôle protecteur du NO suggèrent qu'il pourrait être possible de protéger les cultures à l'aide d'une libération contrôlée du nitrite ou du NO dans les tissus végétaux affectés.

Mots‑clés

Inondation, racines végétales, monoxyde d'azote, hypoxie, faible stress d'oxygène

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29 Novembre 2022