Les scientifiques de l'Institut de l'écologie appliquée de l'Académie chinoise des sciences ont découvert une nouvelle utilisation prometteuse pour un intermédiaire clé dans la production de vitamine C, démontrant son potentiel pour améliorer la croissance des plantes et augmenter l'accumulation de composés bioactifs précieux.
Publié dans Physiologie végétale et biochimiela percée élucide comment l'acide 2-céto-l-gulonique (2kga) – un précurseur industriel de l'acide L-ascorbique (vitamine C) – interagit avec des systèmes métaboliques végétaux pour influencer le métabolisme primaire et secondaire.
2KGA est un composé charnière de la production de vitamine C industrielle chinoise, dérivé via une méthode unique « fermentation en deux étapes » développée par des scientifiques chinois. Ce processus, reconnu à l'échelle mondiale pour ses avantages rentable et environnementaux, a fait de la Chine un leader du marché mondial de la vitamine C. Cependant, son application au-delà de la synthèse industrielle est restée largement inexplorée.
Dirigés par le Dr Xu Hui, les chercheurs ont constaté que l'application exogène 2kga augmente considérablement les niveaux de vitamine C dans divers tissus végétaux, y compris les feuilles et les fruits, par plus de 45% en moyenne. Les résultats suggèrent que le 2KGA pourrait fonctionner comme un régulateur de croissance des plantes en modulant les étapes critiques dans la voie de biosynthèse de la vitamine C.
Pour explorer cette hypothèse, l'équipe a mené des expériences à l'aide de Brassica Campestris SSP. Chinensis et l'organisme modèle Arabidopsis thaliana, et ils ont trouvé une relation claire dépendante de la dose entre le traitement 2kga et l'accumulation d'acide ascorbique (ASA). Cette réponse était étroitement liée à l'expression élevée du gène codant pour la L-gulono-1,4-lactone oxydase (GLO) – une enzyme essentielle pour l'étape enzymatique finale de la synthèse de la vitamine C chez les plantes.
Chez les mutants d'Arabidopsis déficients en Glo, l'application de 2KGA n'a pas conduit à une augmentation significative des niveaux de vitamine C, soulignant le rôle indispensable du GLO dans la médiation de cette réponse. De plus, les chercheurs ont observé que les changements dans les phénoliques totaux et les flavonoïdes – une classe de métabolites secondaires végétaux aux propriétés antioxydantes et favorisant la santé – ont corrélé fortement avec des concentrations de vitamine C dans les feuilles.
En utilisant des analyses métabolomiques et transcriptomiques intégrées, les chercheurs ont en outre montré que 2KGA a non seulement stimulé l'accumulation de vitamine C, mais a également déclenché des décalages métaboliques plus larges. Cela comprenait la modulation de rétroaction du cycle de l'acide citrique, des altérations du métabolisme des acides aminés et des changements dans l'efficacité photosynthétique.
Notamment, les profils d'expression de 30 facteurs de transcription impliqués dans la croissance et le métabolisme secondaire ont été significativement affectés, suggérant un effet réglementaire en réseau.
Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur le potentiel biologique de 2kga au-delà de son rôle industriel. En modulant la production d'énergie et les voies de biosynthèse des précurseurs dans les plantes, le 2KGA peut servir de nouvelle biorésource pour promouvoir la croissance des plantes et élever la synthèse des phytochimiques de la santé-bénéficiels.
Cette étude fournit une base scientifique pour le développement futur du 2kga en tant que biostimulant végétal, avec des implications à la fois pour l'agriculture durable et l'industrie alimentaire fonctionnelle.
