Une étude met en lumière la biosynthèse et le transport des précurseurs de la couche de pollen chez les angiospermes

8 juin 2023

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par Zhang Nannan, Académie chinoise des sciences

Les chercheurs dirigés par le professeur Qi Xiaoquan de l’Institut de botanique de l’Académie chinoise des sciences ont systématiquement démontré que la biosynthèse et le transport du pollen sont des processus complexes impliquant une biosynthèse compartimentée, un transport coordonné et une régulation précise entre les organites et les types cellulaires.

La revue a été publiée en ligne dans Nature Plants.

Auparavant, les chercheurs ont découvert qu’une voie métabolique triterpénique spécifique au tapetum régule la formation du pelage pollinique chez les Poaceae, et qu’une mutation de perte de fonction dans OsOSC12, une enzyme clé pour la biosynthèse des triterpènes, conduit à la stérilité masculine génique sensible à l’humidité (HGMS).

L’étude du mécanisme de formation du pelage pollinique peut non seulement clarifier la question scientifique fondamentale de la formation d’organes reproducteurs importants, mais aussi les mécanismes génétiques et moléculaires du HGMS, fournissant des lignées mâles stériles précieuses et une base théorique pour l’utilisation de l’hétérosis des cultures.

Dans cette revue, les chercheurs ont fait une comparaison détaillée de la morphologie, de la composition et de la fonction du pelage pollinique parmi les espèces végétales avec différents types de pollinisation, ils ont constaté que la morphologie et la composition du pelage pollinique sont liées aux modes de pollinisation de différentes espèces végétales avec une spécificité de lignée claire. Les protéines d’enveloppe pollinique et les petites molécules, y compris les acides gras à longue et très longue chaîne et leurs dérivés, sont des composants importants du pelage pollinique.

Ils ont résumé les gènes et les protéines codantes impliqués dans la biosynthèse des précurseurs du pollen et ont confirmé qu’ils sont principalement impliqués dans le métabolisme des lipides, des phénols, des triterpènes et des stérols aux stades moyens et tardifs du développement des anthères. Parmi eux, le métabolisme des triterpènes et des stérols variait considérablement entre les différentes espèces, ce qui indique une spécificité possible de la lignée.

Ils ont comparé les processus de dégradation du tapetum avec la formation de la paroi pollinique entre les monocotylédones et les dicotylédons au niveau cellulaire avec une attention particulière aux changements morphologiques de deux organites enrichis en huile à la fin du développement des anthères.

Ils ont également discuté de plusieurs questions scientifiques urgentes. Par exemple, quels sont les composants exacts du manteau pollinique? Comment les précurseurs du pollen sont-ils synthétisés et transportés? Et comment la biosynthèse et le transport des précurseurs du pollen sont-ils régulés de manière coordonnée au cours d’un autre développement? Ces questions seront abordées avec des méthodes améliorées telles que l’exploration extensive du génome des plantes, la multiomique unicellulaire et spatiale, et le suivi des protéines et des métabolites du pollen.

Enfin, l’application de mutants défectueux du pollen avec HGMS dans l’utilisation de l’hétérosis des cultures a été discutée. Les lignées HGMS pourraient être utilisées comme parent femelle mâle-stérile pour produire des semences hybrides dans les zones arides (comme le Xinjiang, Chine) et autogames dans les zones humides et pluvieuses (sud de la Chine). Cela élargirait la gamme géographique de la production de semences hybrides à deux lignées et ferait largement usage de l’hétérosis végétal pour la production végétale.

Pour plus d’informations : Yuyuan Qiao et al, Biosynthèse et transport des précurseurs du manteau pollinique chez les angiospermes, Nature Plants (2023). DOI: 10.1038/s41477-023-01413-0

Informations sur le journal : Plantes naturelles

Fourni par l’Académie chinoise des sciences