Physiologie du stress végétal

La sécheresse, la salinité, les inondations, la chaleur et le froid menacent tous la survie des plantes. La physiologie du stress végétal examine comment les plantes perçoivent ces défis abiotiques et mettent en place des réponses protectrices pour les tolérer.

Definition

La physiologie du stress végétal est l'étude de la manière dont les plantes répondent et s'adaptent aux conditions abiotiques défavorables qui perturbent leur fonctionnement normal, ainsi que des mécanismes qui confèrent la tolérance.

Scope

Ce sujet couvre les principaux stress abiotiques — déficit hydrique, salinité, températures extrêmes, inondations et stress oxydatif — les mécanismes par lesquels les plantes les perçoivent, et les réponses physiologiques et moléculaires, y compris l'ajustement osmotique, la signalisation de l'acide abscissique et les défenses antioxydantes.

Core questions

• Comment les plantes perçoivent-elles le déficit hydrique, la salinité et le stress thermique ?
• Quels mécanismes physiologiques et moléculaires confèrent la tolérance à ces stress ?
• Comment les plantes se protègent-elles des dommages oxydatifs qui accompagnent de nombreux stress ?

Key theories

Réponse au stress médiée par l'acide abscissique

Les stress liés à l'eau augmentent la concentration d'acide abscissique, ce qui entraîne la fermeture des stomates et l'activation de gènes sensibles au stress, coordonnant ainsi la défense de la plante contre la déshydratation.

Ajustement osmotique et protection

Les plantes accumulent des solutés compatibles et des protéines protectrices pour maintenir la turgescence cellulaire et stabiliser les macromolécules, tandis que les systèmes antioxydants limitent les espèces réactives de l'oxygène générées sous stress.

Mechanisms

En cas de déficit hydrique ou de salinité élevée, les plantes synthétisent de l'acide abscissique, qui est perçu par les récepteurs PYR/PYL pour inhiber les protéines phosphatases et déclencher la fermeture des stomates ainsi que l'expression de gènes de stress. Les cellules accumulent des osmolytes compatibles tels que la proline et la glycine bétaïne pour abaisser le potentiel hydrique sans perturber le métabolisme, et produisent des protéines protectrices comme les protéines LEA et les chaperonnes. Étant donné que de nombreux stress augmentent les espèces réactives de l'oxygène, les systèmes antioxydants enzymatiques et non enzymatiques les éliminent ; le froid et la chaleur déclenchent en outre des réponses de protection des membranes et des protéines, telles que les protéines de choc thermique.

Clinical relevance

Le stress abiotique est la principale cause de perte de rendement des cultures à l'échelle mondiale. Comprendre la physiologie du stress est donc essentiel pour l'amélioration et l'ingénierie de cultures tolérantes à la sécheresse, au sel et à la température, ce qui est crucial pour la sécurité alimentaire dans un climat en évolution.

History

Autrefois largement descriptive, la physiologie du stress végétal est devenue mécanistique grâce à l'identification des composants de la signalisation de l'acide abscissique, des facteurs de transcription sensibles au stress et des transporteurs d'ions, en grande partie par la génétique moléculaire chez les plantes modèles.

Key figures

• Hans Kende
• Jian-Kang Zhu

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Qu'est-ce que le stress abiotique ?

Le stress abiotique est un dommage causé aux plantes par des facteurs environnementaux non vivants tels que la sécheresse, la salinité, les températures extrêmes et les inondations, par opposition au stress biotique causé par les agents pathogènes et les herbivores.

Comment l'acide abscissique aide-t-il les plantes à survivre à la sécheresse ?

Lorsque l'eau est rare, l'acide abscissique s'accumule et signale aux cellules de garde de fermer les stomates, réduisant ainsi la perte d'eau, tout en activant des gènes qui protègent les cellules de la déshydratation.