Changement climatique Comment les plantes agissent sur la date de germination de leur descendance

Le calendrier de la germination est crucial pour la survie des plantes sauvages : si elle survient trop tôt, les jeunes plants succombent à un coup de froid ; trop tard, ils n'auront pas le temps de parvenir à maturité avant le retour de la saison froide. Les premières plantes à graines, il y a 360 millions d'années, avaient déjà inventé une parade : la dormance. Cette mise en pause du développement leur évite de germer avant la saison idéale, et ce, même si les conditions favorables sont temporairement réunies, lors d'un redoux. Un coup de froid prolongé est en général nécessaire pour sortir les graines de cet état. Véritable avantage évolutif, ce mécanisme a permis la diversification des lignées végétales qui en étaient dotées : elles ont donné naissance à davantage d'espèces que les plantes aux graines non dormantes. D'un point de vue évolutif, cela se comprend aisément : pour les plantes mères, des températures douces peuvent signifier que l'été débute, ce qui laisse le temps à une nouvelle génération de pousser avant l'hiver ; le plant produit donc des graines qui peuvent germer immédiatement. Au contraire, des températures basses peuvent être le signe d'un hiver imminent, et il vaut mieux alors former des graines dormantes, inactives jusqu'au printemps suivant.

Dormir pour ne pas germer sur pied

Chez les plantes cultivées, toutefois, la dormance des graines s'est atténuée au cours de la domestication. En effet, les générations successives d'agriculteurs ont recherché une germination rapide et uniforme, qui nécessite un faible niveau de dormance. Néanmoins, chez certaines espèces comme le blé ou l'orge, une certaine dose de dormance reste utile pour éviter la germination sur pied (germination dans l'épi, avant récolte). Les céréaliers savent bien que ce phénomène, qui réduit la qualité des grains et leurs revenus, survient quand il a fait relativement doux au début de la grenaison. (...) Mais comment cette mémoire de la température est-elle transmise du plant mère aux graines ? Des chercheurs britanniques viennent de le décrypter, en travaillant sur l'arabette des dames (Arabidopsis thaliana), plante de la famille du chou et de la moutarde, utilisée comme « modèle » en biologie végétale. L'empreinte de la température vécue par le plant mère prend la forme d'une protéine, FT, accumulée en grande quantité dans le fruit lorsque la plante mère a vécu des températures élevées avant la floraison. Or, cette protéine réprime la fabrication de tannins dans le fruit, ce qui rend l'enveloppe de la graine fine et relativement perméable à l'oxygène et à l'eau. Ainsi, la germination surviendra rapidement. Au contraire, si le temps a été rigoureux juste avant la floraison, la quantité de protéine FT sera faible, et les tannins produits en grande quantité, formant une enveloppe épaisse et imperméable autour de la graine, dont la germination sera alors retardée.

Agir sur le plant mère

Cette découverte va permettre de mieux adapter les plantes cultivées au changement climatique. Elle intéresse particulièrement les producteurs de semences… et les agriculteurs qui les utilisent. Alors que le climat devient moins prévisible, la qualité des graines produites se fait plus variable. « Comme le printemps commence plus tôt, la floraison et la grenaison sont aussi plus précoces et surviennent à un moment où les températures sont très changeantes, explique Steven Penfield, chercheur au John Innes Centre et responsable de cette étude. Or, les producteurs de semences et leurs clients souhaitent des résultats reproductibles, des graines qui germent de manière homogène. » Cette meilleure compréhension de la réaction des graines aux températures passées va permettre de les rendre plus résilientes face au changement climatique. « Nous savons désormais que pour améliorer la vigueur des graines hybrides, il faut s'intéresser au génotype du plant mère, et en particulier aux gènes qui contrôlent l'enveloppe des graines produites », indique le biologiste. Par ailleurs, la protéine FT, identifiée ici pour son implication dans la dormance, était déjà connue pour influencer la date de floraison. « Cela signifie qu'en sélectionnant une nouvelle variété pour sa floraison, on modifie sans doute des qualités de ses graines, ajoute le chercheur. Il faut donc trouver des moyens de toucher aux caractéristiques de la floraison sans affecter celles des graines, et inversement. » Une stratégie particulièrement valable pour les graines qui conservent un niveau conséquent de dormance, comme certains cultivars de laitues, de tomates, de colza et de céleri. (VE) (1) Maternal temperature history activates Flowering Locus T in fruits to control progeny dormancy according to time of year, PNAS, déc 2014