Développement Végétatif et Hormones

L'auxine est une hormone végétale qui joue un rôle crucial dans la croissance et le développement de la plante, notamment en régulant l'initiation des organes latéraux, l'inhibition de la ramification de la tige, le développement vasculaire et la rhizogénèse.

La construction DR5 est un gène rapporteur utilisé pour visualiser la réponse à l'auxine dans les plantes transgéniques. Il contient 7 répétitions d'un élément de promoteur sensible à l'auxine, suivi du gène codant pour l'enzyme glucuronidase (GUS). L'activité GUS (précipité bleu) indique la présence d'auxine.

L'auxine est synthétisée à partir du tryptophane (Trp) via plusieurs voies de biosynthèse et à partir d'une voie indépendante du Trp. La teneur en auxine est régulée par la biosynthèse, la conjugaison et la dégradation. L'environnement influence l'expression des gènes impliqués dans ces processus.

L'auxine stimule la formation de racines latérales. Une concentration élevée d'auxine favorise la rhizogénèse.

L'auxine inhibe la croissance des bourgeons latéraux, favorisant ainsi la dominance apicale. La suppression du méristème apical libère les bourgeons latéraux, tandis que l'application d'auxine sur le méristème amputé maintient l'inhibition.

L'auxine stimule l'élongation des organes, mais à des concentrations élevées, elle peut inhiber la croissance des racines. Des doses faibles stimulent la croissance racinaire, des doses intermédiaires inhibent les racines et stimulent les tiges, tandis que des doses élevées inhibent les tiges.

L'auxine joue un rôle dans le développement vasculaire, contribuant à la formation des tissus conducteurs de la plante.

L'auxine favorise la prolifération des cellules souches au méristème apical racinaire, contribuant à la croissance des racines.

Les cytokinines stimulent la ramification de la tige, tandis que l'auxine l'inhibe. C'est l'inverse pour les racines : l'auxine stimule la ramification racinaire et les cytokinines l'inhibent.

Les deux hormones ne peuvent pas se concentrer au même endroit. Dans le méristème racinaire, les cytokinines stimulent la différenciation cellulaire tandis que l'auxine maintient la division cellulaire des cellules souches.

Les cytokinines (en culture in vitro) favorisent la formation de tiges, tandis que l'auxine favorise la formation de racines. La présence des deux hormones entraîne une division cellulaire mais pas de différenciation.

Les cytokinines et l'auxine agissent de manière antagoniste, le rapport entre les deux hormones détermine l'effet final.

Les cytokinines jouent un rôle dans l'absorption des nutriments et leur allocation aux organes puits (fleurs, fruits, racines et jeunes feuilles).

Une forte concentration de nitrate ou de phosphate augmente la synthèse de cytokinines, ce qui réduit la croissance du système racinaire. Réciproquement, une forte concentration de cytokinines réduit l'absorption de nutriments.

Les cytokinines induisent l'expression des enzymes de la photosynthèse et contribuent à retarder le vieillissement des feuilles.

Les cytokinines retardent la sénescence des feuilles, soit par transgenèse de gènes biosynthétiques, soit par application externe de kinétine.

L'auxine est une hormone végétale qui influence l'expression de nombreux gènes. Ces gènes régulent différents processus tels que la croissance cellulaire, la signalisation et la coordination des réponses hormonales.

Les cytokinines sont une famille d'hormones végétales étroitement liées à l'adénine. Elles jouent un rôle crucial dans la division cellulaire, la prolifération des cellules souches et la régulation de l'action de l'auxine.

Les cytokinines sont synthétisées à partir de l'ATP par l'intermédiaire d'une enzyme appelée isopentényl transférase. Elles stimulent la division cellulaire dans la tige, régulent l'action de l'auxine, retardent la sénescence et contribuent à la défense des plantes.

Les cytokinines stimulent l'activité des cellules souches au niveau du méristème apical caulinaire, conduisant à la formation de nouveaux tissus. Au niveau racinaire, elles favorisent la différenciation cellulaire.

Les gibbérellines sont des hormones végétales qui stimulent la croissance. Chez les mutants nains, une mutation dans la synthèse des gibbérellines peut entraîner une production d'acide gibbéréllique non active, ce qui conduit à un nanisme.

L'acide gibbéréllique active induit l'expression des cyclines, des protéines régulatrices du cycle cellulaire. Cela stimule la division cellulaire et la croissance de la plante.

Le gène STM (shootmeristemless1) est essentiel pour la formation du méristème apical de la tige. En l'absence de STM, le méristème ne se forme pas. L'application de cytokinines ou l'expression d'un gène de biosynthèse de cytokinines peuvent restaurer le méristème.

WUS est un facteur de transcription qui est induit par les cytokinines et stimule les cellules souches du méristème apical de la tige. La zone d'expression de WUS est déterminée par l'expression du récepteur de cytokinine AHK4 et la concentration en cytokinines.

L'acide gibbéréllique stimule l'élongation cellulaire en provoquant le relâchement de la paroi cellulaire et en stabilisant l'orientation des microtubules corticaux, ce qui oriente la croissance de la plante.

Auxine et cytokinines sont deux hormones qui stimulent la prolifération de cellules souches, mais avec des effets opposés. L'auxine favorise la croissance de la tige, tandis que les cytokinines stimulent la croissance des racines.

Les protéines DELLA inhibent la croissance en bloquant des facteurs de transcription. L'acide gibbéréllique induit la dégradation des protéines DELLA, permettant ainsi aux facteurs de transcription d'activer les gènes de la croissance.

L'acide gibbéréllique stimule la croissance non pas directement, mais en induisant la dégradation d'un inhibiteur de la croissance - les protéines DELLA.

La concentration en cytokinines et l'expression du récepteur AHK4 déterminent l'expression du gène WUS, qui à son tour contrôle la prolifération des cellules souches du méristème apical de la tige.

Le récepteur des gibbérellines se lie à l'acide gibbéréllique, ce qui déclenche une cascade de signalisation. Ce processus conduit à la dégradation des protéines DELLA via l'ubiquitination et le protéasome.

L'acide gibbéréllique contrôle l'orientation de la croissance en influençant l'organisation des microtubules corticaux. L'orientation circonférentielle des microtubules stimule une croissance unidirectionnelle.

L'inhibition de la biosynthèse d'acide gibbéréllique perturbe l'organisation des microtubules corticaux, ce qui entraîne des anomalies de croissance. L'acide gibbéréllique peut restorer l'organisation des microtubules.

Les protéines DELLA sont des répresseurs de la croissance des plantes. Elles agissent en inhibant l'action de facteurs de transcription importants pour la croissance, comme PIF3 et PIF4.

Le domaine DELLA est une région spécifique des protéines DELLA, essentielle pour leur interaction avec le récepteur GID1.

L'acide gibbéréllique (GA) est une hormone végétale qui stimule la croissance. En présence de GA, le récepteur GID1 se lie aux protéines DELLA, déclenchant leur dégradation.

Lorsque la protéine DELLA est présente, elle inhibe l'action des facteurs de transcription de la croissance, tels que PIF3 et PIF4.

La mutation du domaine DELLA rend les protéines DELLA insensibles à l'acide gibbéréllique et entraîne un phénotype nain.

Le domaine GRAS est une autre région importante dans les protéines DELLA, qui est responsable de leur activité de répression.

L'étiolation est une réponse de croissance à l'obscurité caractérisée par l'élongation des tiges et des feuilles réduites. Les protéines DELLA jouent un rôle dans l'étiolation.

L'allèle du blé nain, appelé Rht1, code une protéine DELLA modifiée qui est résistante à la dégradation. Cela conduit à une plante plus petite et plus résistante à la verse.

L'acide abscissique (ABA) est une hormone végétale qui joue un rôle crucial dans la réponse des plantes au stress, en particulier la sécheresse. La biosynthèse de l'ABA est finement régulée et augmente considérablement en réponse à la sécheresse.

Les cellules de garde sont des cellules spécialisées dans les feuilles des plantes qui entourent les stomates, de minuscules pores qui contrôlent l'échange de gaz entre la plante et l'atmosphère. Ces cellules jouent un rôle majeur dans la régulation de l'ouverture et de la fermeture des stomates, permettant ainsi à la plante d'absorber du CO2 pour la photosynthèse tout en minimisant la perte d'eau.

L'ABA déclenche une augmentation de la concentration de calcium dans les cellules de garde, ce qui active les canaux anioniques (A-), permettant la sortie d'ions chlorure (Cl-) de la cellule. L'ABA active également les canaux potassiques sortants (K+out) et inhibe les canaux potassiques entrants (K+in). Cette sortie massive d'ions conduit à une sortie d'eau (par osmose), réduisant le volume cellulaire et entraînant la fermeture du pore stomatique.

La sécheresse induit une augmentation importante de la production d'ABA. Cela est dû à l'activation de voies de biosynthèse de l'ABA en réponse à la déshydratation.

Le niveau d'ABA dans les plantes est finement régulé. Les étapes clés de la biosynthèse de l'ABA sont contrôlées par des gènes spécifiques qui permettent une réponse rapide et précise aux changements environnementaux.