Des chercheurs réfutent l'idée de longue date concernant les « ballons d'eau » uniques du quinoa

par Amir Hussein
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Des chercheurs de l'Université de Copenhague ont réfuté une théorie de longue date sur le rôle des cellules de la vessie dans le quinoa. Contrairement à la croyance antérieure selon laquelle ces cellules contribuaient à la résistance de la plante à la sécheresse et au sel, il est désormais admis qu’elles assurent en réalité une protection contre les ravageurs et les maladies. Cette révélation pourrait conduire au développement de variétés de quinoa plus résistantes. L’image ci-jointe montre ces cellules épidermiques de la vessie au microscope. Crédit : Université de Copenhague.

Pendant plus d'un siècle, on a cru que les structures en forme de ballon à la surface du quinoa et des plantes similaires, appelées « vessies », les aidaient à supporter les environnements secs et salins. Cependant, cette notion a été renversée par de nouvelles découvertes de l'Université de Copenhague.

En réalité, ces cellules de la vessie remplissent un rôle différent mais crucial. Cette découverte ouvre la possibilité de sélectionner des variantes de quinoa encore plus robustes, améliorant potentiellement sa culture mondiale.

Au microscope, ces cellules de la vessie ressemblent à des ballons d'eau ou à des œuvres d'art en verre, une curiosité qui intrigue les scientifiques depuis 127 ans. Initialement censées contribuer à la tolérance à la sécheresse et au sel, des recherches récentes ont révélé une fonction totalement différente de ces structures.

Une vidéo montre des thrips attaquant une plante de quinoa dépourvue de cellules vésicales, soulignant leur rôle protecteur. Crédit : Université de Copenhague.

Ce résultat inattendu est ressorti d’une étude récente de l’Université de Copenhague, qui contredisait les hypothèses initiales. Cette nouvelle compréhension pourrait faciliter l’expansion de cette culture nutritive et résiliente au climat.

« La réputation du quinoa en tant que culture durable, riche en protéines et adaptable au changement climatique, a conduit les scientifiques à croire que sa tolérance était due aux cellules épidermiques de la vessie situées à sa surface. On pensait que ces cellules stockaient l’eau et l’excès de sel. Cependant, nos preuves réfutent cette hypothèse », explique le professeur Michael Palmgren du Département des sciences végétales et environnementales.

Un mécanisme de défense contre les nuisibles

Une étude lancée il y a trois ans par le doctorant Max Moog et son superviseur Michael Palmgren visait à explorer le rôle des cellules épidermiques de la vessie du quinoa dans la résilience au sel et à la sécheresse.

L'équipe a comparé des plantes mutantes, dépourvues de cellules de vessie, aux plantes sauvages de quinoa, en termes de réponse au sel et à la sécheresse.

Étonnamment, les cellules de la vessie n’ont aucun effet bénéfique sur la tolérance au sel et à la sécheresse. Au lieu de cela, ils agissent comme des barrières contre les ravageurs et les maladies.

Les photographies montrent les vessies du quinoa (à gauche) et une variante mutante sans elles (à droite), avec des flèches bleues indiquant les thrips, un ravageur sérieux. Crédit : Université de Copenhague.

« Nous avons observé que les plantes mutantes sans cellules vésicales excellaient dans des conditions salines et sèches, contrairement à nos attentes. Cependant, ils étaient plus sujets aux infestations d’insectes que ceux possédant des cellules vésicales. Cela nous a amené à comprendre la véritable fonction de ces cellules », déclare Max Moog, aujourd'hui postdoctorant et auteur principal de l'étude publiée dans Current Biology.

L’équipe a découvert que les cellules de la vessie contiennent des composés repoussant les envahisseurs, plutôt que le sel attendu, même après avoir ajouté du sel supplémentaire aux plantes.

« Les cellules de la vessie assurent une défense physique et chimique contre les parasites. Les insectes ont du mal à accéder aux parties vertes tendres de la plante à cause de ces cellules. De plus, le contenu des cellules est toxique pour ces parasites », explique Michael Palmgren.

La surface de nombreuses variétés de quinoa est recouverte de ces cellules vésicales, qui ressemblent à de minuscules ballons sur des tiges. Crédit : Université de Copenhague.

Les cellules de la vessie, contenant de l'acide oxalique – un poison nuisible également présent dans la rhubarbe – protègent également contre les maladies bactériennes courantes des plantes comme Pseudomonas syringae, probablement en recouvrant les stomates des feuilles, un point d'entrée bactérien courant.

"Notre hypothèse est que ces cellules protègent contre d'autres maladies, comme le mildiou, ce qui impacte considérablement les rendements du quinoa", ajoute Max Moog.

Une voie vers un « super-quinoa » amélioré

Avec de nombreuses variétés de quinoa, la densité des cellules de la vessie varie, ce qui influence probablement leur efficacité en tant que mécanisme de défense.

Vidéo de thrips tentant d'attaquer une plante de quinoa. Crédit : Université de Copenhague.

« Les variétés avec plus de cellules vésicales sont probablement plus résistantes aux ravageurs et aux maladies, mais peut-être moins tolérantes à la sécheresse et au sel, et vice versa. Ces différences n'altèrent pas la résilience inhérente du quinoa à ces conditions, mais l'explication réside ailleurs que dans les cellules de la vessie », explique Max Moog, soulignant :

« Les nouvelles connaissances peuvent aider à adapter le quinoa aux différentes conditions régionales. Dans le sud de l’Europe, où la sécheresse prévaut, ou dans le nord de l’Europe, où les ravageurs constituent un problème plus grave que la sécheresse, la sélection de variétés basées sur la densité des cellules vésicales serait stratégique.

Michael Palmgren suggère que cette découverte offre une stratégie claire pour la sélection de « super-quinoa » dotés d'une résistance accrue aux ravageurs et aux maladies, tout en restant résilients au sel et à la sécheresse.

"Ces cellules de la vessie, jusqu'alors négligées en sélection, pourraient être la clé du développement d'un super-quinoa par croisement", affirme-t-il.

Michael Palmgren et Max Moog de l'Université de Copenhague. Crédit : Université de Copenhague.

Cette recherche ajoute une nouvelle couche à notre compréhension du quinoa, en particulier dans

Foire aux questions (FAQ) sur la recherche sur les cellules de la vessie du quinoa

Quelle était la croyance originale à propos des cellules vésicales du quinoa ?

On croyait auparavant que les cellules de la vessie du quinoa aidaient la plante à résister à la sécheresse et aux conditions salées.

Quelle nouvelle découverte sur les cellules de la vessie du quinoa a été faite par les chercheurs de l'Université de Copenhague ?

Les chercheurs ont découvert que ces cellules de la vessie servent en réalité de défense contre les ravageurs et les maladies, plutôt que de contribuer à la tolérance à la sécheresse et au sel.

Quel impact cette découverte a-t-elle sur la future sélection du quinoa ?

Cette découverte ouvre la voie à la sélection de variétés de quinoa plus fortes et plus résistantes, car elle offre de nouvelles informations sur les mécanismes de défense de la plante.

Quelle a été la révélation surprenante sur les cellules de la vessie dans les plants de quinoa mutants ?

L'étude a révélé que les plantes mutantes sans cellules de la vessie se comportaient bien dans des conditions de sel et de sécheresse, mais étaient plus sensibles aux infestations de ravageurs, ce qui indique une fonction différente des cellules de la vessie.

Quels composés se trouvent à l’intérieur des cellules de la vessie du quinoa et quel est leur objectif ?

Les cellules de la vessie contiennent des composés comme l’acide oxalique, qui agissent comme une barrière physique et chimique contre les ravageurs et les maladies.

Comment cette recherche pourrait-elle influencer la culture mondiale du quinoa ?

Grâce aux nouvelles connaissances sur la fonction des cellules de la vessie, il est probable que des plants de quinoa plus résistants pourront être sélectionnés, ce qui pourrait conduire à une culture et à une adaptation plus larges de cette culture dans le monde entier.

Quel est le potentiel de sélection du « super-quinoa » suite à cette découverte ?

La recherche suggère que la sélection de variétés de quinoa présentant une densité élevée de cellules vésicales pourrait donner lieu à des cultures très résistantes aux ravageurs et aux maladies, tout en restant tolérantes au sel et à la sécheresse.

En savoir plus sur la recherche sur les cellules de la vessie du quinoa

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