Les outils chimiques des plantes carnivores «Botany One

Julien Boulard

Les métabolites secondaires sont les composés qu'une plante produit qui n'ont pas un rôle immédiat dans la croissance ou la reproduction d'une plante. Ce seraient des choses comme des pigments pour les pétales ou des défenses anti-herbivores. Les métabolites secondaires sont les outils qui donnent aux plantes la capacité de faire plus que de s'asseoir passivement dans leur environnement. Mais certaines plantes peuvent avoir plus besoin d'outils que d'autres. Christopher Hatcher et ses collègues ont examiné la fonction des métabolites secondaires chez les plantes carnivores.

L'examen passe en revue les métabolites secondaires trouvés dans les plantes carnivores, un peu comme le ferait un insecte. Il commence donc naturellement par attirer la nourriture vers la plante.

Comment attirer des proies?

Image de Hans Braxmeier de Pixabay

Hatcher et ses collègues commencent par examiner les composés organiques volatils (COV). Ce sont des composés qui deviennent des gaz à température ambiante et sont souvent utilisés par les plantes pour leur donner leur parfum. L'équipe a constaté que de nombreuses recherches sur les COV et les plantes utilisent des combinaisons de plusieurs d'entre elles pour produire leurs propres attracteurs uniques. "Kreuzwieser et al. (2014) identifié plus de 60 COV différents émis par Dionaea muscipula (Attrape-mouche de Vénus) », écrivent Hatcher et ses collègues. "Leur comparaison des concentrations de COV avant et après la capture des proies a suggéré que 20 composés étaient directement liés à l'attraction des proies, grâce au mimétisme des fruits et des parfums de floraison."

Il y a bien plus dans la production de COV que la puanteur et l'espoir. Comme un chasseur sélectionnant le bon leurre pour sa proie, N. rafflesiana produit différents parfums pour attirer différentes proies dans ses pièges. Les pièges supérieurs sont des insectes volants plus adaptés, tandis que les pièges inférieurs attirent les fourmis.

La complexité des COV signifie qu'ils pourraient avoir plus d'une fonction ou bien être réaffectés d'autres tâches à l'attraction. Hatcher et ses collègues se réfèrent à des recherches qui montrent que certains COV peuvent assommer les insectes, d'autres parfums peuvent agir comme insecticides ou aider à la digestion.

Pour la pigmentation, les auteurs soulignent que le rouge n'est pas susceptible de viser les invertébrés, mais ils ont également des motifs ultraviolets. "D'autres fonctions pour les pigments pièges ont été suggérées, comme la photoprotection ou le stress lumineux, comme on le voit dans Drosera rotundifolia et le stress nutritionnel comme observé dans Dionaea muscipula et Drosera spathulata.

Comment capturez-vous des proies?

Plantes à pichet Nepenthes
Image: Canva.

Les plantes carnivores produisent de nombreux outils pour piéger les proies. Les cires sont courantes dans Nepenthes, tandis que d'autres plantes comme Drosera produire des colles pour coller à la proie. Roridula a aussi de la colle, mais cela a produit d'une manière entièrement différente. Les produits chimiques produits fonctionnent pour piéger les proies, mais ils ne fonctionnent pas isolément.

L'une des caractéristiques les plus surprenantes que Hatcher et ses collègues notent: «La plumbagine est un métabolite secondaire présent dans tous les genres des Nepenthales et rarement en dehors de ce groupe de plantes, bien que sa fonction spécifique dans le carnivore chez ces espèces reste à déterminer. " Les auteurs notent qu'il se trouve sur le bord de Nepenthes et peut fonctionner avec d'autres caractéristiques pour avoir un effet anesthésiant sur les proies. L'ajout d'un effet droguant pourrait aider à rendre les autres caractéristiques d'une plante plus mortelles. »

Une fois la proie capturée, d'autres métabolites signalent que la digestion doit commencer. Les jasmonates sont un produit chimique commun utilisé dans les systèmes défensifs, et également commun pour la signalisation dans les plantes carnivores. Ce sont les jasmonates qui déclenchent une réponse sur Drosera dire à la plante où plier sa feuille pour entourer sa proie.

Comment digérez-vous les proies?

Piège à mouches Vénus avec proie
Image: Canva.

Hatcher et ses collègues commencent la couverture des métabolites de la digestion en discutant comment les jasmonates déclenchent la production d'enzymes digestives. Bien que les enzymes aident à attirer les nutriments, il existe également un danger que la digestion puisse également donner accès à des agents pathogènes.

Les auteurs soulignent l'importance des naphtoquinones et des phénoliques. "Dans les espèces végétales non carnivores, ces métabolites secondaires agissent protection antibactérienne contre les attaques pathogènes des tissus végétaux. Chez les plantes carnivores, elles semblent avoir été cooptées pour préserver et aider à la digestion des proies en empêchant la pourriture des bactéries et en protégeant les tissus végétaux pendant le processus de dégradation des proies. »

Hatcher et ses collègues disent que le plumbagin, comme on le trouve sur les bords des plants de pichet, se trouve dans tous les genres des Nepenthales, indépendamment du fait que la plante ait ou non un piège à pichet. Ils soutiennent que lors de la digestion, la plumbagine protège la plante des agents pathogènes. «Si la plumbagine et ses isomères sont essentiels pour protéger la plante pendant la digestion ou améliorer la digestion des proies, cela expliquerait pourquoi ces composés ont persisté quelle que soit la morphologie des pièges.»

Les métabolites secondaires comme outil de taxonomie

Bien que Hatcher et ses collègues aient identifié de nombreux métabolites différents, il existe également des produits chimiques partagés entre différentes espèces. Le développement de différents métabolites secondaires pourrait conduire à la spéciation, car les plantes développent de nouveaux outils pour attirer et traiter les proies. Mais aussi l'examen de la part des espèces de métabolites peut aider à révéler les relations évolutives entre les plantes.

«Nous émettons l'hypothèse que la diversité des métabolites a fourni un mécanisme pour l'évolution du carnivore chez les plantes», concluent les auteurs, «et que cette diversité continue facilite une évolution rapide vers de nouveaux environnements. En raison de la multiplicité des événements carnivores et de la restriction générale des plantes carnivores aux environnements à stress élevé, ces plantes sont un système idéal pour déterminer si la diversité métabolique a pu être ou est un moyen pour les nouveaux caractères d'évoluer et de se maintenir. »

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