Responses of poplar (Populus tremula L. x P. tremuloides Michx.) to low nonfreezing temperatures : proteomical and physiological aspects
(2003)
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- D'importants facteurs environnementaux tels que la température, la salinité ou la sécheresse, limitent la productivité des cultures et la distribution de la végétation. Les plantes peuvent soit être endommagées par de telles conditions défavorables soit y résister (tolérance ou évitement). L'exposition de plantes aux facteurs abiotiques induit des changements morphologiques, physiologiques et moléculaires. Lorsque ces changements aident la plante à faire face aux stress, il s'agit de tolérance. Dans ce travail, les effets d'une température basse non gélive, promotrice de l'accoutumance au froid, sont étudiés chez un hybride de peuplier. Le matériel végétal est constitué de boutures enracinées de clones de Populus tremula x P. tremuloides cv. Muhs 1 âgées de 3 mois. L'expérience est réalisée avec des plantes en croissance active et principalement sur des feuilles complètement développées. Le traitement au froid consiste en une exposition à 4°C des plantes durant 14 jours dans des conditions contrôlées de lumière (16 h de jour/ 8 h de nuit). Le traitement au froid n'affecte pas la survie du peuplier bien que sa croissance soit presque stoppée. Parallèlement, les feuilles des peupliers traités au froid montrent une accoutumance, puisqu'une augmentation de leur tolérance au gel a été mesurée par la perte d'électrolytes. La réponse du peuplier à une exposition de 14 jours à 4°C peut être divisée en deux phases au cours desquelles la tolérance du peuplier au froid gélif augmente. En effet, dès le début du traitement et durant les premiers jours, la perturbation est ressentie, les fonctions physiologiques sont ralenties et une récupération au niveau métabolique s'opère : il y a arrêt de la croissance, diminution de l'efficacité du photosystème II et accumulation rapide de molécules osmoprotectrices comme les sucres (principalement glucose, fructose, saccharose et tréhalose) ainsi que de marqueurs de stress (putrescine); simultanément, des changements apparaissent dans les profils protéiques, par induction ou par accumulation. Du 4ème jour au 14ème jour de l'exposition au froid a lieu la phase d'endurcissement : les sucres susmentionnés se stabilisent tandis que le raffinose commence à s'accumuler, le contenu en putrescine diminue alors que ceux en spermidine et spermine se stabilisent à un niveau supérieur à celui des feuilles témoins, et, en fin de traitement, une accumulation de pigments est mesurée dans les tiges, près de l'apex des plantes stressées. Les analyses protéomiques par électrophorèses bidimensionnelles réalisées au cours de la phase d'endurcissement ont révélé que beaucoup de protéines étaient surexprimées tandis qu'une diminution de l'expression était moins fréquemment observée au cours du traitement à 4°C. Les analyses par MALDI-TOF-MS ont permis d'identifier plus de 25 candidats. Parmi les protéines s'accumulant ou apparaissant, près d'un tiers présentait une activité de chaperonne (HSPs, chaperonine) ; à côté de cela, des déhydrines et une autre protéine LEA, des protéines de réponse au stress, des enzymes de détoxification, des protéines impliquées dans la communication du stress ou les voies de transduction étaient aussi surexprimées ou induites. Enfin, l'exposition au froid non gélif a induit une diminution de la teneur en protéines impliquées dans la construction des parois cellulaires ou la production d'énergie. L'accoutumance au froid doit donc être considérée comme un phénomène multigénique augmentant la tolérance de la plante et déclenchant un réseau de réponses en relation avec la perception du stress et les effets du froid, soit directs (au niveau structurel et biochimique) soit indirects (stress oxydatif et de disponibilité de l'eau).
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Citations
Renaut, J. (2003). Responses of poplar (Populus tremula L. x P. tremuloides Michx.) to low nonfreezing temperatures : proteomical and physiological aspects. https://hdl.handle.net/2078.5/124189