Une équipe de botanistes au Japon a rejeté les hypothèses sur la façon dont le stress au froid stérilise le pollen dans le riz en raison du stress au froid.

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Quand le riz (Oryza sativa) son cycle de reproduction commence par le stade initial, la panicule (ou grappe de fleurs) protégée par la tige foliaire se développe. Il offre une certaine protection contre le froid, ce qui est vital pour le riz. Le stress dû au froid pendant cette étape provoque la stérilité du pollen. On pense qu’il perturbe le tapetum, les cellules qui alimentent les grains de pollen, et entraîne une hypertrophie. Cela a pour effet de retarder ou d’empêcher la mort cellulaire programmée, ce qui nuit à la microporose au début du développement du pollen. Koichi Yamamori et ses collègues ont regardé de plus près et ont découvert que ce n’était pas si simple.

La culture du riz dans les rizières. Image : Toile.

Les botanistes ont étudié les effets sur la fertilité du pollen dus au stress dû au froid au stade d’apparition chez 13 cultivars de riz. Initialement, ils ont cultivé vingt plantes dans chaque parcelle dans une serre. Les journées atteignaient 25°C, et les nuits ne descendaient qu’à 19°C. Lorsque les plantes sont entrées au stade de botte, elles ont été maintenues à seulement 12°C pendant quatre jours pour les mettre sous stress de froid. Après ce traitement, ils ont collecté quelques tantes mais ont laissé les autres plantes en fleurs puis ont collecté des tantes au stade de la floraison.

En même temps, ils ont cultivé des plantes similaires dans des conditions normales pour une comparaison appropriée. L’hypertrophie du tapetum était-elle donc la coupable ?

Cela aurait certainement du sens si c’était le cas. Le tapetum se développe grâce à l’accumulation de saccharose, et la couche de tapetum ne peut pas le dégrader. Le résultat est que le saccharose digéré n’est pas transmis au pollen en croissance pour être utilisé – et il a faim. Le problème avec cette explication est que, quand vous regardez ce qui se passe sur la plante, vous ne voyez pas assez d’hypertrophie tapetum pour expliquer le pollen stérile. Yamamori et ses collègues ont observé ce que l’on appelle des anomalies des locules (LRA), qui étaient une hypertrophie du tapetum.

« Un examen attentif des extraits éthérés de 13 cultivars a identifié huit types de LRA, y compris le tapetum hypertrophique », ont écrit les auteurs. « Le coefficient de corrélation de Pearson était entre l’hypertrophie tapetum et la fertilité du pollen r = −0 · 35, bien qu’entre le LRA global et la fertilité du pollen r = −0 · 6, suggérant que l’hypertrophie tapetum, bien qu’ayant un certain effet, n’est pas le seul type de lésion qui explique la stérilité du pollen après traitement par le froid, et que la LRA en tant que catégorie globale plus forte contribue à la stérilité du pollen qu’avec l’hypertrophie tapetum seule. « 

« Les résultats obtenus dans cette étude suggèrent que des facteurs multimétriques sont associés à des anomalies morphologiques de l’éther liées à la stérilité du pollen dues au stress au froid lors de la phase de démarrage chez le riz. En effet, plusieurs analyses de l’expression des gènes ont montré que différents réseaux étaient impliqués dans la stérilité du pollen due au stress dû au froid. « 

« Par exemple, les basses températures entraînent une production d’acide abscissique et une production réduite d’acide gibbérellique dans le riz… an Ces deux phytohormones agissent mutuellement pendant la croissance et le développement ; par conséquent, la perte de coordination entre eux en raison des basses températures peut conduire au développement d’éther anormal. Toutes les anomalies des loges sont considérées comme un signe de perturbation des développements normaux de la structure du pollen et de l’éther. « 

Les résultats montrent que l’hypertrophie du tapetum ne résout pas à elle seule le stress dû au froid chez le riz. Au lieu de cela, les activités interrompues par le froid deviennent beaucoup plus complexes. Les auteurs concluent que les défauts physiques peuvent ne pas être évidents eux-mêmes La stérilité du pollen est simplement le signe de problèmes profonds au sein de la plante car elle lutte pour faire face au froid.

ARTICLE DE RECHERCHE

Yamamori K, Ogasawara K, Ishiguro S, et al. 2021. Revue de la relation entre la morphologie de l’éther et la stérilité du pollen par stress au froid au stade de démarrage chez le riz. Annales de botanique 128 : 559-575. https://doi.org/10.1093/aob/mcab091

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