Régulateurs de croissance des plantes (RPG)constituent un moyen économique de renforcer les défenses des plantes en conditions de stress. Cette étude a examiné la capacité de deuxPGR, thiourée (TU) et arginine (Arg), pour atténuer le stress salin chez le blé. Les résultats ont montré que TU et Arg, en particulier lorsqu'ils sont utilisés ensemble, pouvaient réguler la croissance des plantes sous stress salin. Leurs traitements ont significativement augmenté l'activité des enzymes antioxydantes tout en diminuant les niveaux d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), de malondialdéhyde (MDA) et de fuite relative d'électrolytes (REL) dans les plantules de blé. De plus, ces traitements ont significativement diminué les concentrations de Na+ et de Ca2+ ainsi que le rapport Na+/K+, tout en augmentant significativement la concentration de K+, maintenant ainsi l'équilibre iono-osmotique. Plus important encore, TU et Arg ont significativement augmenté la teneur en chlorophylle, le taux net de photosynthèse et le taux d'échange gazeux des plantules de blé sous stress salin. TU et Arg utilisés seuls ou en combinaison pourraient augmenter l'accumulation de matière sèche de 9,03 à 47,45 %, et l'augmentation était plus importante lorsqu'ils étaient utilisés ensemble. En conclusion, cette étude souligne que le maintien de l'homéostasie redox et de l'équilibre ionique est important pour améliorer la tolérance des plantes au stress salin. De plus, TU et Arg ont été recommandés comme potentielsrégulateurs de croissance des plantes,surtout lorsqu'ils sont utilisés ensemble, pour améliorer le rendement du blé.
Français Les changements rapides du climat et des pratiques agricoles augmentent la dégradation des écosystèmes agricoles1. L'une des conséquences les plus graves est la salinisation des terres, qui menace la sécurité alimentaire mondiale2. La salinisation touche actuellement environ 20 % des terres arables dans le monde, et ce chiffre pourrait atteindre 50 % d'ici 20503. Le stress salin-alcalin peut provoquer un stress osmotique dans les racines des cultures, ce qui perturbe l'équilibre ionique de la plante4. De telles conditions défavorables peuvent également entraîner une dégradation accélérée de la chlorophylle, une diminution des taux de photosynthèse et des troubles métaboliques, entraînant à terme une baisse des rendements des plantes5,6. De plus, un effet grave courant est la génération accrue d'espèces réactives de l'oxygène (ERO), qui peuvent causer des dommages oxydatifs à diverses biomolécules, notamment l'ADN, les protéines et les lipides7.
Le blé (Triticum aestivum) est l'une des céréales les plus importantes au monde. C'est non seulement la céréale la plus cultivée, mais aussi une culture commerciale importante8. Cependant, le blé est sensible au sel, qui peut inhiber sa croissance, perturber ses processus physiologiques et biochimiques et réduire considérablement son rendement. Les principales stratégies pour atténuer les effets du stress salin comprennent la modification génétique et l'utilisation de régulateurs de croissance des plantes. Les organismes génétiquement modifiés (OGM) utilisent l'édition génétique et d'autres techniques pour développer des variétés de blé tolérantes au sel9,10. D'autre part, les régulateurs de croissance des plantes améliorent la tolérance au sel du blé en régulant les activités physiologiques et les niveaux de substances liées au sel, atténuant ainsi les dommages causés par le stress11. Ces régulateurs sont généralement mieux acceptés et largement utilisés que les approches transgéniques. Ils peuvent améliorer la tolérance des plantes à divers stress abiotiques tels que la salinité, la sécheresse et les métaux lourds, et favoriser la germination des graines, l'absorption des nutriments et la croissance reproductive, augmentant ainsi le rendement et la qualité des cultures. 12 Les régulateurs de croissance des plantes sont essentiels pour assurer la croissance des cultures et maintenir le rendement et la qualité en raison de leur respect de l'environnement, de leur facilité d'utilisation, de leur rentabilité et de leur praticité. 13 Cependant, ces modulateurs ayant des mécanismes d'action similaires, l'utilisation d'un seul d'entre eux peut s'avérer inefficace. Trouver une combinaison de régulateurs de croissance capable d'améliorer la tolérance au sel du blé est essentiel pour la sélection du blé dans des conditions défavorables, l'augmentation des rendements et la garantie de la sécurité alimentaire.
Aucune étude n'a examiné l'utilisation combinée de TU et d'Arg. On ignore si cette combinaison innovante peut favoriser la croissance du blé en conditions de stress salin. Par conséquent, l'objectif de cette étude était de déterminer si ces deux régulateurs de croissance peuvent atténuer les effets néfastes du stress salin sur le blé. À cette fin, nous avons mené une expérience de culture hydroponique à court terme de jeunes plants de blé afin d'évaluer les bénéfices de l'application combinée de TU et d'Arg au blé soumis à un stress salin, en nous concentrant sur l'équilibre redox et ionique des plantes. Nous avons émis l'hypothèse que l'association de TU et d'Arg pourrait agir en synergie pour réduire les dommages oxydatifs induits par le stress salin et gérer le déséquilibre ionique, améliorant ainsi la tolérance au sel du blé.
La teneur en MDA des échantillons a été déterminée par la méthode à l'acide thiobarbiturique. Peser précisément 0,1 g de poudre d'échantillon frais, extraire avec 1 ml d'acide trichloracétique à 10 % pendant 10 min, centrifuger à 10 000 g pendant 20 min et recueillir le surnageant. L'extrait a été mélangé à un volume égal d'acide thiobarbiturique à 0,75 % et incubé à 100 °C pendant 15 min. Après incubation, le surnageant a été recueilli par centrifugation et les valeurs de DO à 450 nm, 532 nm et 600 nm ont été mesurées. La concentration en MDA a été calculée comme suit :
Comme pour le traitement de 3 jours, l'application d'Arg et de Tu a également augmenté significativement l'activité des enzymes antioxydantes des plantules de blé après le traitement de 6 jours. L'association Tu et Arg s'est avérée la plus efficace. Cependant, 6 jours après le traitement, l'activité des quatre enzymes antioxydantes dans différentes conditions de traitement a montré une tendance à la baisse par rapport à 3 jours après le traitement (Figure 6).
Français La photosynthèse est la base de l'accumulation de matière sèche chez les plantes et se produit dans les chloroplastes, qui sont extrêmement sensibles au sel. Le stress salin peut entraîner l'oxydation de la membrane plasmique, la perturbation de l'équilibre osmotique cellulaire, l'endommagement de l'ultrastructure des chloroplastes36, provoquer la dégradation de la chlorophylle, diminuer l'activité des enzymes du cycle de Calvin (y compris la Rubisco) et réduire le transfert d'électrons de PS II à PS I37. De plus, le stress salin peut induire la fermeture des stomates, réduisant ainsi la concentration en CO2 foliaire et inhibant la photosynthèse38. Nos résultats ont confirmé les observations précédentes selon lesquelles le stress salin réduit la conductance stomatique chez le blé, entraînant une diminution du taux de transpiration foliaire et de la concentration intracellulaire de CO2, ce qui conduit finalement à une diminution de la capacité photosynthétique et de la biomasse du blé (Fig. 1 et 3). Notamment, l'application de TU et d'Arg pourrait améliorer l'efficacité photosynthétique des plants de blé soumis à un stress salin. L'amélioration de l'efficacité photosynthétique était particulièrement significative lorsque TU et Arg étaient appliqués simultanément (Fig. 3). Français Cela peut être dû au fait que TU et Arg régulent l'ouverture et la fermeture des stomates, améliorant ainsi l'efficacité photosynthétique, ce qui est soutenu par des études antérieures. Par exemple, Bencarti et al. ont constaté que sous stress salin, TU augmentait significativement la conductance stomatique, le taux d'assimilation du CO2 et l'efficacité quantique maximale de la photochimie PSII chez Atriplex portulacoides L.39. Bien qu'il n'existe aucun rapport direct prouvant que l'Arg peut réguler l'ouverture et la fermeture des stomates chez les plantes exposées au stress salin, Silveira et al. ont indiqué que l'Arg peut favoriser les échanges gazeux dans les feuilles dans des conditions de sécheresse22.
En résumé, cette étude souligne que malgré leurs mécanismes d'action et leurs propriétés physicochimiques différents, le TU et l'Arg peuvent offrir une résistance comparable au stress NaCl chez les plantules de blé, en particulier lorsqu'ils sont appliqués ensemble. L'application de TU et d'Arg peut activer le système de défense enzymatique antioxydant des plantules de blé, réduire la teneur en ROS et maintenir la stabilité des lipides membranaires, préservant ainsi la photosynthèse et l'équilibre Na+/K+ chez les plantules. Cependant, cette étude présente également des limites ; bien que l'effet synergique du TU et de l'Arg ait été confirmé et que son mécanisme physiologique ait été expliqué dans une certaine mesure, le mécanisme moléculaire plus complexe reste flou. Par conséquent, une étude plus approfondie du mécanisme synergique du TU et de l'Arg à l'aide de méthodes transcriptomiques, métabolomiques et autres est nécessaire.
Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de l’étude actuelle sont disponibles auprès de l’auteur correspondant sur demande raisonnable.
Date de publication : 19 mai 2025