Mécanismes de signalisation cellulaire et régulation métabolique de la germination et de la dormance chez les semences d’orge.
Citation
Ma Z, Bykova NV, Igamberdiev AU (2017) Cell signaling mechanisms and metabolic regulation of germination and dormancy in barley seeds. The Crop Journal 5(6): 459-477. https://doi.org/10.1016/j.cj.2017.08.007
Résumé en langage clair
La germination des semences est un processus complexe qui dépend de nombreux facteurs physiques comme la présence d’eau et de lumière, la température et un certain nombre de facteurs chimiques comme les phytohormones, l’acide abscissique, les gibbérellines, les espèces réactives de l’oxygène (ERO), les espèces réactives de l’azote (ERA) et plusieurs autres facteurs qui jouent des rôles essentiels dans la régulation de la dormance des semences. Il y a eu une progression des connaissances relatives aux processus de germination et de levée de dormance, mais les mécanismes biochimiques précis et les liens entre l’action des phytohormones, des ERO et des ERA au cours des stades de la germination ne sont pas entièrement compris. La présente étude a révélé que l’activité des enzymes du cycle ascorbate glutathion, responsables du piégeage des ROS, augmente fortement chez les semences d’orge (Hordeum vulgare L.) au cours de la germination, tandis que l’activité de la catalase et de la superoxyde dismutase augmente après le début du processus de germination. L’activité de piégeage des ERA de la S-nitrosoglutathion réductase diminue au cours de la germination des semences, de concert avec la hausse de la production de monoxyde d’azote et la nitrosylation des protéines. Les résultats démontrent le rôle des ERA dans la régulation de la germination. Les auteurs analysent la variation de la transcription de divers gènes au cours des différentes étapes de la germination des semences, ainsi que la reprogrammation métabolique associée aux changements morphologiques et physiologiques observés. En résumé, la transduction du signal et la régulation métabolique de la germination des semences reposent sur des réactions diverses et une régulation complexe à divers degrés d’organisation métabolique.
Résumé
D’importants changements morphologiques et physiologiques surviennent au cours de la germination chez les semences d’orge (Hordeum vulgare L.), notamment la formation d’organes et de tissus et l’activation des voies métaboliques. La germination et la dormance des semences sont régulées par l’acide abscissique, les gibbérellines, les espèces réactives de l’oxygène (ERO), les espèces réactives de l’azote (ERA) et plusieurs autres facteurs. L’activité des enzymes du cycle ascorbate glutathion, responsables du piégeage des ERO, augmente fortement. L’activité de la catalase et de la superoxyde dismutase, qui piègent également les ERO, diminue au début du processus de germination, puis augmente. Le métabolisme aérobique augmente après la protrusion de la radicule, de sorte que l’activité du lactate et de l’alcool déshydrogénase, enzymes de fermentation, diminue rapidement. L’activité de piégeage des ERA de la S-nitrosoglutathion réductase diminue au cours de la germination des semences, de concert avec la hausse de la production de monoxyde d’azote et la nitrosylation des protéines. Cette activité appuie le rôle des ERA dans la régulation de la germination des semences. La transcription de divers gènes présente des variations au cours des différentes étapes de la germination des semences. Durant l’imbibition, on observe une forte expression des gènes associés au métabolisme de la paroi cellulaire; au cours de l’étape intermédiaire de la germination, avant la protrusion de la radicule, les gènes participant à la synthèse des acides aminés, à la synthèse et au transport des protéines ainsi qu’à la synthèse de l’acide nucléique sont considérablement régulés à la hausse; après la protrusion de la radicule, les gènes associés au métabolisme de la photosynthèse sont induits. En résumé, la transduction du signal et la régulation métabolique de la germination des semences reposent sur des réactions diverses et une régulation complexe à divers degrés d’organisation métabolique.