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Blueprint révèle remark les plantes construisent une voie de transportation du sucre :


Une minuscule région à l’extrémité des racines s’est avérée responsable de l’orchestration de la croissance et du développement du réseau complexe de tissus vasculaires qui transportent les sucres à travers les racines des plantes.

Dans un report publié dans Science aujourd’hui, une équipe internationale de scientifiques présente un schéma détaillé de la façon dont les plantes construisent les cellules du phloème – le tissu responsable du transport et de l’accumulation des sucres et de l’amidon dans les events de la plante que nous récoltons (graines, fruits et stockage tubercules) pour nourrir une grande partie du monde.

Cette recherche pivot révèle comment les signaux globaux dans les méristèmes racinaires coordonnent des phases de maturation distinctes du tissu du phloème.



Le phloème est un tissu vasculaire hautement spécialisé qui forme un réseau interconnecté de brins continus dans tout le corps d’une plante. Il transporte des sucres, des nutriments et une gamme de molécules de signalisation entre les feuilles, les racines, les fleurs et les fruits.

En conséquence, le phloème est au cœur de la fonction végétale. Comprendre remark le réseau de phloème est initié et se développe est significant pour les applications futures dans l’agriculture, la foresterie et la biotechnologie, car or truck il pourrait révéler comment mieux transporter cette énergie sucrée là où elle est nécessaire.



Comment les usines construisent-elles une ruelle sucrière dans une autoroute à plusieurs voies ?

Les racines des plantes continuent de pousser tout au very long de la vie d’une plante. Ce phénomène, connu sous le nom de croissance indéterminée, signifie que les racines s’allongent continuellement à mesure qu’elles ajoutent de nouveaux tissus à l’extrémité de la racine – comme la building d’une autoroute sans fin. Un fichier continu de cellules de phloème spécialisées sur toute la longueur des racines (analogue à une voie sur une autoroute) fournit le principal nutriment, le saccharose, aux parties de la plante où il est nécessaire à la croissance. Pour remplir ce rôle vital, le tissu du phloème doit se développer et mûrir rapidement afin de pouvoir fournir des sucres aux tissus environnants, ce qui revient à construire une voie de assistance qui doit être achevée lors de la première étape de la building d’une autoroute à plusieurs voies.

Le problème qui a longtemps intrigué les scientifiques des plantes est de savoir comment un seul gradient instructif de protéines est capable de mettre en scène les phases de design à travers tous les différents fichiers cellulaires spécialisés (voies routières) qui sont présents dans les racines. Comment un style de cellule lit-il le même gradient que ses voisins, mais l’interprète-t-il différemment pour mettre en scène son propre développement spécialisé est une issue à laquelle les phytologues se sont efforcés de résoudre.

Au cours des 15 dernières années, les chercheurs des équipes d’Yrjö Helariutta à l’Université de Cambridge et à l’Université d’Helsinki ont découvert le rôle central de la communication de cellule à cellule et des mécanismes de rétroaction complexes impliqués dans la structuration vasculaire. Cette nouvelle recherche, entreprise avec des collaborateurs de l’Université de New York et de l’Université d’État de Caroline du Nord, révèle remark cette seule voie de cellules du phloème est construite indépendamment des cellules environnantes.

Le groupe Sainsbury/Helsinki a disséqué chaque étape de la development du fichier cellulaire du phloème (la voie de transport du sucre) dans la plante modèle Arabidopsis thaliana en utilisant l’ARN-seq unicellulaire et l’imagerie en immediate. Leurs travaux ont montré remark les protéines qui contrôlent le substantial gradient de maturation de la racine interagissent avec la machinerie génétique qui contrôle spécifiquement le développement du phloème.

C’est un mécanisme qui semble aider le fichier des cellules du phloème à accélérer la maturation en utilisant sa propre machinerie pour interpréter les signaux de maturation. Le Dr Pawel Roszak, co-leading auteur de l’étude et chercheur au Laboratoire Sainsbury de l’Université de Cambridge (SLCU), explique : « Nous avons montré comment les signaux globaux dans le méristème racinaire interagissent avec les facteurs spécifiques au variety de cellule pour déterminer les phases distinctes du phloème. L’utilisation du tri cellulaire suivi d’un séquençage profond et à haute résolution d’une seule cellule du réseau de régulation génique sous-jacent a révélé un mécanisme de « bascule » de répression génétique réciproque qui déclenche des transitions développementales rapides.

Le groupe a également montré comment le développement du phloème est échelonné au fil du temps, les premiers programmes génétiques inhibant les programmes génétiques tardifs et vice versa, tout comme les équipes de pose d’asphalte remettent la construction aux peintres de voies dans les dernières étapes de la building de l’autoroute. En outre, ils ont montré comment les premiers régulateurs du phloème ont demandé à des gènes spécifiques de diviser les cellules du phloème en deux sous-sorts différents, comme la design d’une fourche sur la route menant à deux locations distinctes.

Le co-responsable des travaux, le professeur Yrjö Helariutta, a déclaré que la reconstruction par ses équipes des étapes de la naissance à la différenciation terminale du protophloème dans la racine d’Arabidopsis a exposé les étapes. Helariutta a déclaré : “De larges gradients de maturation s’interfaçant avec des régulateurs transcriptionnels spécifiques au sort cellulaire pour mettre en scène la différenciation cellulaire sont nécessaires pour le développement du phloème.”

“En combinant la transcriptomique unicellulaire avec l’imagerie en immediate, nous avons ici cartographié les événements cellulaires depuis la naissance de la cellule du phloème jusqu’à sa différenciation terminale en cellules d’élément de tamis du phloème. Cela nous a permis de découvrir les mécanismes génétiques qui coordonnent la maturation cellulaire et relient la synchronisation de la cascade génétique aux principaux régulateurs largement exprimés de la maturation des méristèmes. Le second précis des mécanismes de développement était essentiel pour le développement correct du phloème, avec des mécanismes apparents « à sécurité intégrée » pour assurer les transitions. »

Les chercheurs prévoient d’explorer davantage l’évolution de ces mécanismes et de savoir si ces étapes sont répliquées dans d’autres régions de plantes et d’autres espèces végétales.