Une étude de l'Université de Nagoya révèle comment les plantes d'Arabidopsis attirent et repoussent les tubes polliniques à l'aide de signaux spécifiques, contribuant ainsi à une fertilisation précise et offrant des informations pour l'agriculture. Crédit : Issey Takahashi, édité
Dans une nouvelle étude, publiée dans Rapports EMBOdes chercheurs de Université de Nagoya explorer les mécanismes d'attraction et de répulsion sélectives des plantes Arabidopsis pendant la reproduction. À l’aide d’une nouvelle technique microscopique, ils ont observé la manière unique dont une fleur femelle attire un seul tube pollinique mâle tout en en repoussant les autres, assurant ainsi une fécondation précise et efficace. Cette recherche met non seulement en lumière les processus fondamentaux de la reproduction végétale, mais suggère également des moyens d'améliorer la production de semences et de relever les défis de l'agriculture.
Les angiospermes, également connues sous le nom de plantes à fleurs, contiennent des organes reproducteurs mâles et femelles. Lors de la reproduction, un grain de pollen porteur de gamètes mâles se pose sur le stigmate d'une fleur, initiant ainsi la croissance d'un tube pollinique. Ce tube traverse le style et pénètre dans l'ovaire, permettant aux spermatozoïdes de féconder l'ovule et les cellules centrales d'un ovule.
Percées dans l’imagerie microscopique
Dans leur étude, les chercheurs ont développé une nouvelle technique microscopique utilisant un doublephoton microscope. Selon l'auteur principal, Yoko Mizuta, ces trois années d'efforts ont été comme un voyage. « Cela impliquait des techniques délicates de manipulation des échantillons et l'optimisation des conditions, telles que les longueurs d'onde d'excitation, pour obtenir une imagerie en profondeur des fleurs », a-t-elle déclaré.
L’imagerie profonde révèle la dynamique et la signalisation dans le guidage individuel du tube pollinique. Crédit : Issey Takahashi
Nouvelles connaissances sur la dynamique du tube pollinique
Leur technique innovante a permis à l’équipe d’observer pour la première fois l’allongement de plusieurs tubes polliniques dans un pistil vivant et leur attirance unique pour les tissus féminins. Cela leur a permis d'identifier un signal émis par le tissu maternel qui attire les tubes polliniques en les amenant à s'allonger le long du tissu des étamines et à atteindre le site de fécondation. C’est le signal qui permet une gestion précise du guidage individuel du tube pollinique.
Le guidage individuel des tubes polliniques est un processus critique dans la reproduction des plantes qui implique une navigation précise des tubes polliniques jusqu'aux ovules individuels. Ce mécanisme assure la fécondation réussie des angiospermes en facilitant le couplage spécifique entre les ovules et les tubes polliniques individuels.
L'étude a non seulement découvert les mécanismes d'attraction, mais a également identifié un signal de répulsion qui empêche les fécondations multiples du même ovule, dirigeant les tubes polliniques vers ceux non fécondés. En plus du processus de blocage de 45 minutes qui empêche plusieurs spermatozoïdes de féconder le même ovule, un signal de répulsion dirige également les prétendants rejetés vers d'autres ovules non appariés.
« Je trouve le système de répulsion fascinant », a déclaré Mizuta. « Les cellules qui génèrent le système d’attraction sont pour la plupart des cellules synergiques, tandis que les cellules qui génèrent le système de répulsion comprennent plusieurs types tels que les cellules somatiques et gamétophytes à plusieurs niveaux. Je trouve très intéressant que tous les couplages impliquent ce mécanisme d’attraction et de répulsion.
Une analyse plus approfondie a montré la complexité du processus de guidage individuel du tube pollinique, révélant un mécanisme de régulation complexe qui nécessite l'implication de diverses cellules chez les plantes mâles et femelles. Cette régulation précise garantit une fertilisation réussie et une production efficace de semences, en particulier dans des conditions environnementales difficiles.
Implications pour l’agriculture
Mizuta a souligné l'importance de ce mécanisme pour maximiser la production de semences. « En orchestrant précisément le comportement des tubes polliniques, les plantes ont développé un mécanisme pour assurer une fécondation réussie et une production efficace de graines sur la terre ferme avec un nombre limité de prétendants », a-t-elle déclaré. Cette recherche fournit des informations précieuses sur la manière dont les plantes se reproduisent et pourrait potentiellement bénéficier à la sélection agricole en augmentant la production de semences et en améliorant les taux de germination.
