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# Biologie # Biologie végétale

Graines de colza en danger : la menace cachée de la chaleur

Des températures qui augmentent mettent à mal le développement des semences de colza et les rendements des cultures.

Unnikannan Prabhullachandran, Ivana Urbánková, Alejandro Medaglia-Mata, Audrey Creff, Aline Voxeur, Ivan Petřík, Aleš Pěnčík, Ondřej Novák, Benoit Landrein, Jan Hejátko, Hélène S. Robert

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Le réchauffement climatique, c'est un sujet qui fait beaucoup parler-c'est le cas de le dire ! Quand la planète chauffe, ça touche plein de trucs, y compris notre bouffe. Un des sujets de préoccupation, c'est l'agriculture, surtout pour des cultures comme le colza. Le colza, ou Brassica napus pour les intimes, est super populaire pour faire de l'huile de cuisson, du biodiesel, et de la nourriture pour animaux. Le souci, c'est que des températures qui montent peuvent causer des problèmes pendant le développement des graines, menaçant la récolte.

Comment la chaleur change la donne

Imagine, c'est l'été, et la température grimpe bien au-delà de ce que les plantes comme le colza supportent. Des recherches montrent que quand ça dépasse 21°C trop longtemps, ça peut déclencher une série de catastrophes pour les graines. Ces vagues de chaleur prolongées peuvent accélérer la croissance des plantes, mais aussi créer des gros soucis comme :

  • Des graines qui germinent avant la récolte (ouais, pas cool !).
  • Des graines qui ne se développent pas correctement, donc moins de récolte.
  • Des graines de moindre qualité à cause du stress physiologique sur les plantes.

Avec le changement climatique, ces problèmes deviennent de plus en plus fréquents, et ça pourrait laisser les agriculteurs dans le flou face à comment s'en sortir.

Que se passe-t-il à l'intérieur de la graine ?

Au cours de sa vie, une graine passe par plusieurs étapes, et des températures élevées peuvent accélérer certains de ces processus. Normalement, quand les graines mûrissent, elles bossent sur le développement d'une coque robuste-une couche protectrice qui garde l'intérieur juteux en sécurité. Mais si ça chauffe trop, ça commence à déconner.

Réactions au stress thermique

Quand les plantes de colza subissent cette chaleur prolongée, elles passent par un phénomène appelé rupture de la coque de la graine (RCS). C'est comme une fête d'anniversaire prématurée pour les graines. Au lieu d'attendre de grandir et de mûrir, les graines commencent à s'ouvrir avant l'heure. Ça peut se produire de différentes manières :

  • De petites fissures où la coque de la graine commence à se fissurer.
  • De plus grosses ruptures où des parties de la graine (comme le germe) sortent.

La RCS peut mener à moins de graines viables, ce qui signifie moins de production, et ce qui est récolté peut ne pas être de la meilleure qualité.

Développement et croissance des graines

Quand la chaleur monte, les graines agissent comme si elles étaient pressées de grandir. Elles peuvent être en avance de quatre jours sur leurs cousines bien au frais en termes de développement. Mais cette croissance rapide peut être trompeuse ; juste parce qu'elles semblent prêtes, ça ne veut pas dire qu'elles sont complètement formées et en bonne santé. De plus gros embryons dans une graine qui ne grandit pas peuvent engendrer une pression que la coque ne peut pas supporter.

Cette situation mène à notre gros souci suivant : l'épaisseur de la coque de la graine. La coque de la graine aide à protéger la graine. Si elle est trop fine, alors un embryon qui grandit pourrait la percer carrément !

Le rôle des hormones

Les plantes ont leurs propres hormones qui les aident à grandir et à réagir au stress. Dans notre histoire de graine, deux acteurs clés sont :

  • Acide abscissique (ABA) : Pense à ça comme l'hormone qui dit "reste calme, ce n'est pas encore le moment". Elle est cruciale pour la dormance des graines.
  • Gibbérellines (GAs) : Cette hormone donne le feu vert aux graines pour grandir et germer.

Dans des conditions chaudes, l'équilibre de ces hormones peut être perturbé. Avec moins d'ABA et plus de stress, les graines pourraient être moins dormantes, ce qui les rend plus susceptibles de germer prématurément. Cependant, dans le cas des graines de colza, même avec le chaos hormonal, les graines finissent quand même par se fissurer.

Comment la chaleur affecte la coque de la graine

Quand les graines de colza se développent sous la chaleur, des changements commencent à se produire dans leurs coques. La coque de la graine a généralement trois couches, qui sont comme les murs d'une forteresse gardant les graines en sécurité.

La forteresse s'affaiblit

Sous la chaleur, ces murs deviennent plus fins. C'est comme si tu prenais un bâtiment solide et que tu le transformais en fort en carton.

  • La couche extérieure devient moins robuste.
  • Les couches intérieures, qui sont cruciales pour soutenir la graine, s'affaiblissent aussi.

Avec la pression due à l'embryon qui grandit, ces couches plus faibles peuvent mener à des fissures et des ruptures.

Pectine et la coque de la graine

La pectine joue un rôle crucial dans la structure de la coque de la graine. C'est une substance gélatineuse qui lie les cellules ensemble. Dans des conditions chaudes, une partie de la pectine de la coque de la graine pourrait devenir déméthylestérifiée, ce qui signifie qu'elle change de forme chimique. Ce changement peut rendre la coque de la graine plus rigide mais aussi moins flexible, ce qui n’est pas une bonne nouvelle quand un embryon pousse contre elle.

L'impact de la pression mécanique

C'est là que ça devient intéressant. Imagine écraser un ballon. Si le ballon est assez solide, il peut supporter la pression. Mais s'il est faible, il éclate ! C'est exactement ce qui arrive aux graines de colza quand elles sont chauffées et grandissent rapidement. L'embryon, c'est comme l'air dans le ballon, et quand il grandit trop vite, il exerce une pression sur une coque trop faible pour y faire face.

Expériences avec un soutien mécanique

Dans certaines expériences, les chercheurs ont ajouté un peu de soutien mécanique aux graines en développement. Ils ont utilisé des tubes en silicone pour donner un peu de force supplémentaire. Les résultats étaient prometteurs ! En aidant les coques de graines, les graines fissurées avaient moins de chances de se briser, conduisant à une meilleure viabilité.

Solutions futures

Alors, que peut-on faire face à ce problème de rupture de coque de graine causé par la chaleur ?

Sélection pour la résilience

Les scientifiques bossent sur la sélection de plantes de colza qui peuvent mieux résister à la chaleur. Ça implique d'ajuster leurs habitudes de croissance et d'améliorer la solidité des coques de graines.

Stratégies pour les agriculteurs

Les agriculteurs peuvent aussi adapter leurs pratiques. Certains pourraient planter plus tôt dans la saison fraîche ou choisir des variétés tolérantes à la chaleur qui sont moins susceptibles de subir le stress thermique.

Gestion des sols et des microclimats

La santé des sols et les microclimats jouent un rôle énorme dans la façon dont les plantes subissent les températures. En gardant le sol en bonne santé et en utilisant du paillis ou des cultures de couverture, les agriculteurs peuvent atténuer certains des effets du stress thermique.

Conclusion

Dans l'ensemble, le stress thermique pose un gros problème pour les graines de colza. Alors que les températures mondiales montent, comprendre comment cela affecte l'agriculture devient de plus en plus crucial. Avec un peu de créativité et de savoir scientifique, on peut s'attaquer à ces défis. Bien que personne ne veuille d'une planète en chaleur, un peu d'humour peut aider à alléger l'ambiance. Alors, travaillons ensemble pour s'assurer que nos cultures peuvent suivre-après tout, personne ne veut d'une salade sans huile !

Source originale

Titre: Long-term high temperatures affect seed maturation and seed coat integrity in Brassica napus

Résumé: O_LITemperatures above the optimum growth temperature affect seed development, producing seeds with ruptured seed coats. This phenotype is associated with accelerated embryo development. However, the molecular mechanism underlying this effect remains unclear. C_LIO_LITo investigate the occurrence of temperature-induced seed coat rupture, we combined detailed phenotyping approaches of oilseed rape seeds with transcriptomics, histology, immunolabelling, hormone and cell wall profiling. C_LIO_LIOur data suggest that high temperatures accelerate embryo growth, resulting in the formation of larger embryos but not larger seeds. The formation of large embryos increased the mechanical pressure exerted by the embryo on the seed coat cells, reducing their thickness. The seed coat began to mature prematurely with the accumulation of demethylesterified pectin, possibly making the cell wall stiffer. Application of abscisic acid, a hormone involved in seed dormancy, did not rescue the seed coat rupture phenotype. Hormonal and transcriptional profiling indicated that the embryo did not enter dormancy. C_LIO_LIProlonged high temperatures during seed development accelerated embryo growth by stimulating cell division, while the seed coat, which depends on cell elongation, could not withstand the tension exerted by the embryo, started seed maturation and eventually ruptured. C_LI

Auteurs: Unnikannan Prabhullachandran, Ivana Urbánková, Alejandro Medaglia-Mata, Audrey Creff, Aline Voxeur, Ivan Petřík, Aleš Pěnčík, Ondřej Novák, Benoit Landrein, Jan Hejátko, Hélène S. Robert

Dernière mise à jour: 2024-12-02 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.27.625589

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.27.625589.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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