Ingénierie enzymatique
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Abstrait

Stress oxydatif chez les plantes en conditions de sécheresse et rôle de différentes enzymes

Leonora Mansur Mattos, Celso Luiz Moretti

Les effets des stress de sécheresse sur le métabolisme des plantes sont soit directs, soit secondaires. Le stress oxydatif est induit par une large gamme de stress biotiques et abiotiques, notamment les rayons UV, l'invasion de pathogènes (réaction d'hypersensibilité), l'action des herbicides, le manque d'oxygène, entre autres. Les stress de sécheresse et de sel conduisent généralement à la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) telles que le peroxyde d'hydrogène (H2O2) et le superoxyde (O2 ·–), tous deux produits dans un certain nombre de réactions cellulaires, y compris la réaction de Fenton catalysée par le fer, et par diverses enzymes telles que les lipoxygénases, les peroxydases, la NADPH oxydase et la xanthine oxydase. Pour contrôler le niveau de ROS dans des conditions de stress, les tissus végétaux contiennent une série d'enzymes piégeurs de ROS. Les principaux composants cellulaires susceptibles d'être endommagés par les radicaux libres sont les lipides (peroxydation des acides gras insaturés dans les membranes), les protéines et les enzymes (dénaturation), les glucides et les acides nucléiques. L'équilibre du carbone végétal pendant une période de stress salin/hydrique et sa récupération ultérieure peuvent dépendre autant de la vitesse et du degré de récupération photosynthétique que du degré et de la vitesse de déclin de la photosynthèse pendant la réduction de l'eau. Les connaissances actuelles sur les limites physiologiques de la récupération photosynthétique après différentes intensités de stress hydrique et salin sont encore rares. D'après la grande quantité de données disponibles sur les études de profilage des transcriptions chez les plantes soumises à la sécheresse, il devient évident que les plantes perçoivent et répondent à ces stress en modifiant rapidement l'expression des gènes parallèlement aux altérations physiologiques et biochimiques ; cela se produit même dans des conditions de stress léger à modéré. D'après une étude complète récente qui a comparé le stress salin et le stress hydrique, il est évident que les deux stress ont conduit à une régulation négative de certains gènes photosynthétiques, la plupart des changements étant faibles, reflétant peut-être le stress léger imposé. Les stress salins et de sécheresse sont des défis importants pour l'humanité. L'utilisation de différentes stratégies, à savoir le génie génétique et enzymatique, peut contribuer à l'atténuation des stress oxydatifs associés. La régulation de l'expression des gènes codant pour des protéines et des enzymes spécifiques peut entraîner une tolérance à la sécheresse et au sel. Différents génotypes de cultures, comme la canne à sucre, le soja et le blé, ont déjà été modifiés pour résister à la sécheresse. Les génotypes de blé ont montré des altérations des enzymes antioxydantes ainsi que des enzymes associées au métabolisme du carbone. Ces stratégies importantes constitueront un outil essentiel dans la quête visant à atténuer les futurs problèmes de la planète concernant l'alimentation, l'énergie et l'environnement. La présente étude se concentre sur les stress oxydatifs associés à la sécheresse et aux conditions salines, en abordant la métabolomique impliquée dans ces contraintes.