La dynamique de transport de l’auxine polaire régule la structuration veineuse.

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L’observation directe peut répondre à de nombreuses questions sur le développement des plantes. D’autres, tels que ceux qui ont pour effet des interactions au niveau moléculaire sur le développement et la forme, nécessitent également une modélisation informatique.

Dr utilise. David Holloway et Dr. Carol Wenzel, deux du British Columbia Institute of Technology, modélisant des plantes pour étudier la formation récente du réseau secondaire multiveineux dans les feuilles de dicotylédone et silico Partie végétale.

Les auteurs ont développé un modèle au niveau des feuilles qui simule la cinétique intracellulaire et membranaire et le comportement intercellulaire. Grâce à lui, ils ont pu analyser la dépendance de la structuration veineuse sur l’efficacité du flux d’auxine à travers les cellules.

La phytohormone auxine est impliquée dans la régulation de la croissance des plantes et stimule le développement vasculaire, formant des veines lorsqu’elle traverse la feuille. Les transporteurs d’effluents cellulaires PIN-FORM contrôlent la direction des flux d’auxine. Ces transporteurs sont localisés sur des côtés spécifiques des cellules et favorisent le pompage des molécules d’auxine à l’extérieur des cellules, dirigeant le flux. Il semble y avoir deux tendances générales dans l’interaction transporteur-auxine : la haut de gamme l’attribution des porteurs lorsque l’auxine se déplace vers les cellules voisines avec des concentrations élevées de concentré, et leis-an-flux répartition en fonction du flux d’auxine à travers les parois et à partir de concentrations élevées d’auxine.

Les auteurs l’ont mis ensemble haut de gamme et leis-an-flux alloué pour créer un modèle de transport d’auxine à double polarisation. Ce mécanisme simule le développement normal des veines primaires et secondaires. Cela inclut les distributions de transporteur-auxine correspondant à l’origine, à l’extension et à la canalisation d’une seule veine, ainsi qu’à l’origine synchrone et séquentielle des veines secondaires, au contrôle de leur direction d’extension et à la connexion post-primaire à la veine moyenne (voir figure 1).

Figure 1. Résultats calculés pour la structuration des veines primaires et secondaires sur une feuille pendant 630 min. Code couleur : intensité verte, concentration en auxine ; intensité rouge, concentration de porteur d’effluent de cellule PIN-FORMS ; flèches blanches, direction propre du flux d’auxine.

« Une fois que le modèle statique s’est avéré efficace, nous avons intégré la croissance et la division cellulaires. À partir de cela, nous avons pu montrer comment la croissance peut étendre les modèles de croissance précoce de la résolution cellulaire (où la dynamique moléculaire joue un rôle) à la feuille entière », explique Holloway.

Le rôle des transporteurs d’auxine dans l’extension veineuse a été étudié plus avant en modélisant l’inhibition chimique du transport d’auxine. Des niveaux modérés et élevés de simulations d’interdiction étaient conformes aux observations expérimentales :

Une inhibition modérée a entraîné un déplacement d’un certain nombre de sites d’initiation veineuse spécifiques vers de nombreux sites moins différents ; retard du canal veineux ; prévention de la connexion des nouvelles veines avec les anciennes ; et enfin la perte de la structuration de la marge, la perte de l’extension veineuse et le rétrécissement fermé de la marge (voir figure 2A vs 2B). En raison d’une inhibition élevée, plus de points de convergence de niveaux auxiliaires élevés ont été créés dans la marge que d’habitude, mais sans initier de veines d’extension (voir figure 2A vs 2C).

Figure 2. Effets de (A) transport normal de l’auxine, (B) inhibition modérée du transport de l’auxine et (C) inhibition élevée du transport de l’auxine. Code couleur identique à la figure 1.

Holloway conclut « laissons la modélisation de la prévention et du comportement normaux nous laisser à identifier la dynamique impliquée dans les changements de flux directionnels auxiliaires au cours du développement du réseau veineux secondaire. Nous avons découvert que le transport de l’auxine à l’échelle cellulaire produit des motifs vasculaires à courte portée et nous avons montré que la croissance des feuilles peut être un mécanisme simple pour étendre les motifs à courte portée à l’échelle d’une feuille mature.  »

LIRE L’ARTICLE:

David M Holloway, Carol L Wenzel, Dynamique de transport d’auxine polaire de la structuration des veines primaires et secondaires dans les feuilles de dicotylédone, dans Silo Plants, 2021 ; diab030, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diab030

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