Les technologies de prévision météorologique et les marmottes clairvoyantes font partie des outils que nous, les humains, utilisons pour prédire quand le printemps arrivera. Lorsque des fleurs et des feuillages colorés éclatent des plantes, nous savons enfin qu’il est là. Mais comment les plantes savent-elles qu’il est temps d’éteindre les fleurs printanières?
Les plantes n’ont pas de système nerveux pour ressentir le réchauffement des températures, ni d’yeux pour voir que les jours s’allongent. Ils ont cependant leurs propres formes de chacun de ces sens, explique le professeur adjoint Ullas Pedmale. Ils utilisent à la fois la température et la durée du jour pour déterminer quand il est temps de fleurir, car, dit-il, c’est une décision si importante que « ils veulent être doublement sûrs. »
Le laboratoire de Pedmale étudie la façon dont les plantes réagissent à leur environnement, ce qui « est très important car les plantes ne peuvent pas se déplacer, de sorte que l’environnement a un impact énorme sur leur croissance et leur survie. »
Dans cet épisode du podcast Base Pairs de CSHL, le professeur Zachary Lippman explique comment il a utilisé l’édition du gène CRISPR pour créer une variété de tomates à floraison précoce mieux adaptée aux défis du changement climatique.
Quelques jours de temps chaud précoce ne suffisent pas à tromper les plantes en floraison, car elles peuvent dire que les jours sont encore courts. C’est similaire à la façon dont les humains utilisent plusieurs sens pour acquérir un niveau de certitude supplémentaire, dit Pedmale. Il compare le processus à une personne testant un mur fraîchement peint: « Vous pouvez voir visuellement qu’il est sec, mais vous irez aussi le toucher pour vous assurer qu’il n’est pas collant. »
L’équivalent de la vision chez les plantes est remarquablement sophistiqué. Alors qu’un humain verra la lumière du soleil comme blanche, une plante « a des yeux pour voir toutes ces différentes couleurs » à l’intérieur de la lumière du soleil, dit Pedmale. L’œil humain détecte différentes couleurs de lumière à l’aide de structures appelées photorécepteurs. Les plantes ont leur propre ensemble de photorécepteurs intégrés dans leurs cellules foliaires, dont certains leur permettent de voir des couleurs que nous ne pouvons pas. Par exemple, « la lumière rouge lointaine est quelque chose que nous ne pouvons pas voir, mais joue un rôle majeur dans la floraison », selon Pedmale.
La lumière rouge lointaine avertit les plantes que d’autres plantes sont autour d’elles, qui arrachent la lumière du soleil et d’autres ressources précieuses. Plus il y a de plantes voisines, plus la proportion de lumière rouge lointaine est élevée. Lorsqu’une plante détecte des niveaux élevés de lumière rouge lointaine et se rend compte qu’elle a de la concurrence à proximité, « elle va commencer à grandir pour capter la lumière, fleurir tôt et produire moins de graines afin qu’elle puisse terminer son cycle de vie », explique Pedmale.
Cette approche « vivre vite, mourir jeune » s’appelle une réponse d’évitement de l’ombre. En agriculture, c’est un « problème majeur, car cela réduit le rendement des cultures », explique Pedmale. En étudiant comment les plantes utilisent les informations sur la lumière et d’autres aspects de leur environnement pour diriger leur croissance, il espère trouver des moyens de minimiser les réponses défavorables à l’évitement de l’ombre chez les plantes cultivées. Nous pouvons rêver de fleurs précoces alors qu’un long hiver se prolonge, mais les recherches de Pedmale nous rappellent que notre vie même dépend du moment où les plantes arrivent à ce moment précis.
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