Le premier gel est le plus profond

Le premier gel de l’automne peut être sombre pour les jardiniers, mais les dernières preuves révèlent qu’il s’agit d’un événement profond dans la vie des plantes.

La découverte peut affecter la façon dont nous cultivons les cultures dans un climat fluctuant et nous aider à mieux comprendre les mécanismes moléculaires chez les animaux et les humains.

Une grande partie de notre compréhension de la façon dont les plantes enregistrent la température au niveau moléculaire a été acquise grâce à l’étude de la vernalisation – l’exposition à une longue période de froid comme préparation à la floraison au printemps.

Des expériences utilisant la plante modèle Arabidopsis ont montré comment cette période prolongée de froid lève le frein à la floraison, un gène appelé FLC. Ce frein biochimique implique également une autre molécule, COOLAIR, qui est antisens au FLC. Cela signifie qu’il se trouve sur l’autre brin d’ADN de FLC et qu’il peut se lier à FLC et influencer son activité.

Mais on en sait moins sur la façon dont les changements naturels de température affectent ce processus. Comment COOLAIR facilite-t-il l’arrêt de FLC dans la nature?

Pour le savoir, des chercheurs du Centre John Innes ont utilisé des types naturels d’Arabidopsis cultivés sous différents climats.

Ils ont mesuré la quantité de COOLAIR activée sur trois sites différents avec des conditions hivernales variables, un à Norwich, au Royaume-Uni, un dans le sud de la Suède et un dans le nord subarctique de la Suède.

Les niveaux de COOLAIR variaient selon les accessions et les emplacements. Cependant, les chercheurs ont repéré quelque chose que toutes les plantes avaient en commun: la première fois que la température a chuté sous le point de congélation, il y a eu un pic dans COOLAIR.

Pour confirmer cette augmentation de COOLAIR après congélation, ils ont fait des expériences dans des chambres à température contrôlée qui simulaient les changements de température observés dans des conditions naturelles.

Ils ont constaté que les niveaux d’expression de COOLAIR ont augmenté dans l’heure suivant la congélation et ont atteint un sommet environ huit heures après. Il y avait une petite réduction des niveaux de FLC immédiatement après la congélation, reflétant la relation entre les deux composants moléculaires clés.

Ensuite, ils ont trouvé un Arabidopsis mutant qui produit des niveaux plus élevés de COOLAIR tout le temps, même lorsqu’il ne fait pas froid, et de faibles niveaux de FLC. Lorsqu’ils ont édité le gène pour désactiver COOLAIR, ils ont constaté que la FLC n’était plus supprimée, fournissant une preuve supplémentaire de cet élégant mécanisme moléculaire.

Le Dr Yusheng Zhao, co-premier auteur de l’étude, a déclaré: «Notre étude montre un nouvel aspect de la détection de la température chez les plantes dans des conditions naturelles sur le terrain. Le premier gel saisonnier sert d’indicateur important en automne pour l’arrivée hivernale. Le gel initial l’induction dépendante de COOLAIR semble être une caractéristique conservée dans l’évolution d’Arabidopsis et aide à expliquer comment les plantes détectent les signaux environnementaux pour commencer à faire taire le principal répresseur floral FLC pour aligner la floraison avec le printemps.

L’étude offre un aperçu de la plasticité dans le processus moléculaire de la façon dont les plantes détectent les températures qui peuvent aider les plantes à s’adapter à différents climats.

Le professeur Dame Caroline Dean, auteur correspondant de l’étude, a expliqué: «Du point de vue de l’usine, cela vous donne un moyen réglable d’arrêter le FLC. Toute modulation d’antisens coupera le sens et dans une perspective évolutive, en fonction de l’efficacité ou à quelle vitesse cela se produit et dans combien de cellules cela se produit, vous avez alors un moyen de faire monter et descendre le frein entre les cellules. “

Les résultats seront utiles pour comprendre comment les plantes et autres organismes perçoivent les signaux environnementaux fluctuants et pourraient être traduits en amélioration des cultures à une époque de changement climatique.

La découverte sera également probablement largement pertinente pour la régulation environnementale de l’expression génique dans de nombreux organismes, car il a été démontré que la transcription antisens modifie la transcription dans la levure et les cellules humaines.