Les chercheurs ont développé un nouveau cadre théorique pour comprendre comment les feuilles de vigne ajustent leur structure et leur fonction dans des conditions d’éclairage variables, révélant que des feuilles plus épaisses et moins poreuses avec des formes cellulaires spécifiques sont essentielles pour maximiser la photosynthèse dans des environnements à forte luminosité.
Les feuilles de vigne, comme toutes les autres plantes, ont la remarquable capacité de s’adapter à leur environnement, notamment lorsqu’il s’agit d’exposition à la lumière. Les chercheurs ont maintenant acquis une meilleure compréhension de l’anatomie des feuilles de vigne et de la façon dont elles réagissent aux variations de luminosité. Ces connaissances pourraient être utiles pour la gestion du vignoble et l’optimisation de la production de raisin.
L’étude, menée par Guillaume Théroux-Rancourt et ses collègues, a porté sur les feuilles de deux cultivars de vigne (Vitis vinifère L.), Cabernet Sauvignon et Blaufränkisch. Les chercheurs ont cultivé ces cultivars dans des conditions de luminosité élevée et faible, puis ont analysé leurs structures foliaires à l’aide de la tomographie micro-informatique (micro-CT) et mesuré leurs échanges gazeux.
Les botanistes ont découvert que les feuilles cultivées dans des conditions de forte luminosité étaient plus épaisses et moins poreuses que celles cultivées dans des conditions de faible luminosité. Les chercheurs ont découvert que ces traits pouvaient presque expliquer les différences dans la surface du mésophylle disponible pour la diffusion par surface foliaire (Sm, LA), qui est une caractéristique clé qui relie la structure de la feuille à sa fonction. Ceci est particulièrement important pour la photosynthèse, le processus par lequel les plantes convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique pour alimenter leur croissance.
Pour mieux comprendre la relation entre la structure et la fonction des feuilles, les chercheurs ont introduit un nouveau concept appelé « vaporshed stomatique ». Ce terme décrit l’unité d’espace aérien intercellulaire la plus étroitement liée à une seule stomie, une ouverture microscopique à la surface des feuilles qui permet les échanges gazeux. En analysant la voie des stomates à la surface de diffusion, les chercheurs ont pu étudier l’impact de différentes structures foliaires sur l’efficacité de la photosynthèse. Dans leur article, Théroux-Rancourt et ses collègues écrivent :
Notre analyse des caractéristiques de l’espace aérien fournit une base pour l’abstraction dimensionnelle couramment utilisée lors du passage d’une structure de feuille intrinsèquement 3D à un modèle de résistance 1D. Après avoir pénétré dans le pore stomatique, le CO2 le flux doit s’étaler sur un volume d’air intracellulaire de plus en plus important, avant de se dissoudre en eau apoplastique et de diffuser vers les chloroplastes. Pickard (1981) l’a décrit en utilisant un modèle avec des domaines hémisphériques concentriques (la cavité stomatique, le mésophylle poreux) qui correspond approximativement à notre bassin de vapeur stomatique. Le vaporshed devient ainsi une unité utile pour les modèles numériques analysant le CO2 diffusion dans une structure de feuille réaliste (Ho et al. 2016).
Théroux-Rancourt et al. 2023
L’étude a révélé que les feuilles du soleil ont un S plus grandm, LA, ce qui est bénéfique pour la photosynthèse dans des conditions de forte luminosité. De plus, les chercheurs ont découvert que la forme des cellules du mésophylle, responsables de la photosynthèse, changeait en réponse aux conditions lumineuses. Dans les feuilles de soleil, ces cellules étaient plus allongées et cylindriques, tandis que dans les feuilles d’ombre, elles avaient une forme plus en forme d’entonnoir.
Une application pratique de cette recherche pourrait être dans la gestion de l’ombrage du vignoble. Théroux-Rancourt et ses collègues écrivent :
L’ombrage dans les vignes est dû à de multiples causes : ombre naturelle due aux systèmes de conduite, au positionnement des pousses ou aux couverts denses (les feuilles ombrageant les feuilles), mais aussi grâce à l’utilisation de filets de protection (par exemple contre la grêle ou les oiseaux) ou de filets d’ombrage contre le stress thermique excessif . Selon les conditions de croissance ou les génotypes considérés, différentes stratégies peuvent exister pour maintenir l’équilibre carbone de la plante entière sous une disponibilité lumineuse contrastée.
Théroux-Rancourt et al. 2023
LIRE L’ARTICLE
Guillaume Théroux-Rancourt, José Carlos Herrera, Klara Voggeneder, Federica De Berardinis, Natascha Luijken, Laura Nocker, Tadeja Savi, Susanne Scheffknecht, Moritz Schneck, Danny Tholen, L’analyse de l’anatomie en trois dimensions dévoile les différences de zone de diffusion du mésophylle entre le soleil et l’ombre Vitis vinifère feuilles, PLANTES AOBVolume 15, Numéro 2, Février 2023, plad001, https://doi.org/10.1093/aobpla/plad001
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