Une équipe de recherche de l'Université japonaise de Kobe et d'autres institutions a récemment publié les derniers résultats, se concentrant sur un type de plante exotique qui vit presque entièrement sous terre - Balanophora, révélant comment ces plantes, qui ont depuis longtemps renoncé à la photosynthèse et certaines espèces ne se reproduisent presque plus sexuellement, survivent et se propagent avec succès dans les écosystèmes naturels.
L’étude a souligné que la plante serpent ne dépend pas des chloroplastes pour la photosynthèse afin d’obtenir de l’énergie comme les plantes typiques. Au lieu de cela, il agit comme une plante parasite, insérant ses haustoria profondément dans les racines d’autres plantes et absorbant directement les nutriments fournis par l’hôte. Il se cache la plupart du temps dans le sol sombre et humide du sous-étage et n’apparaît que brièvement pendant la saison de floraison. Plus extrême encore, certaines de ces espèces se sont tournées presque entièrement vers la reproduction asexuée, poursuivant leurs populations uniquement à partir de graines formées sans fécondation.
Kenji Suetsugu, botaniste à l'université de Kobe, a déclaré que son objectif à long terme est de « repenser le véritable sens du concept de « plante » ». C’est pourquoi il est particulièrement fasciné par les plantes qui ont renoncé à la photosynthèse. Il espère clarifier, grâce à l'étude des serpents, quels changements profonds se sont produits dans le génome, la structure cellulaire et les méthodes de reproduction des plantes au cours de ce processus d'évolution dramatique.
L'un des éléments essentiels de cette étude est la première intégration systématique de la relation phylogénétique, de l'évolution du génome du plaste et de la correspondance entre ses stratégies de reproduction et les conditions d'habitat du serpent serpent. L’équipe de recherche a souligné que même si des travaux sporadiques se sont concentrés dans le passé sur la réduction du génome, l’adaptation écologique ou les méthodes de reproduction, ces trois indices n’ont pas été examinés de manière exhaustive dans le même cadre.
Les chercheurs ont accumulé un grand nombre d’échantillons au cours d’années de travail sur le terrain dans des forêts de montagne escarpées et humides et se sont appuyés sur une coopération à long terme avec des observateurs locaux de la nature. Dans le même temps, ils ont collaboré avec des équipes de recherche spécialisées dans les génomes hautement réduits de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa et d’autres institutions pour compléter l’analyse de la phylogénie et du génome des plastes de plusieurs espèces de champignons serpents. Les résultats montrent que toutes les espèces testées ont des génomes de plastes extrêmement « minces », et cette « minimisation » s'est produite au cours de l'ancêtre commun de ce groupe et s'est ensuite différenciée en diverses espèces existantes.
En surface, ces plastes semblent sur le point de « disparaître », mais une analyse plus approfondie a révélé qu'un grand nombre de protéines sont encore synthétisées et transportées dans les plastes, ce qui indique que bien que la fonction photosynthétique soit complètement abandonnée, les plastes jouent toujours un rôle clé dans le processus métabolique et constituent toujours l'une des structures centrales indispensables des cellules végétales. Par conséquent, l'équipe de recherche estime que le serpent serpent montre un exemple extrême de « conservation des fonctions métaboliques essentielles du plaste sous l'hypothèse d'une compression maximale du génome », ce qui fournit des indices importants pour comprendre la frontière entre la rétention et la perte des fonctions des organites végétaux.
Différent de la perte générale de photosynthèse, l’étude a révélé que la capacité de se reproduire de manière asexuée est une caractéristique qui a évolué indépendamment à plusieurs reprises chez le serpent serpent. L’équipe suppose que la capacité de former directement des graines de manière asexuée en l’absence de pollinisateurs ou d’individus partenaires pourrait avoir joué un rôle clé dans la propagation précoce de ce taxon, lui permettant de s’étendre sur une série d’environnements insulaires et montagneux de Honshu, au Japon, en passant par Okinawa et Taiwan.
Kenji Suetsugu a souligné que ses recherches sur la pollinisation des têtes de serpent et la dispersion des graines au cours de la dernière décennie ont révélé que des arthropodes apparemment « discrets » tels que les grillons chameaux et les blattes jouent un rôle étonnamment important dans la pollinisation et la dispersion. Cependant, dans les environnements où les pollinisateurs sont rares ou les individus extrêmement dispersés, la fructification asexuée devient souvent un mécanisme de « secours » pour assurer le succès de la reproduction, et a progressivement évolué pour devenir la principale, voire presque la seule méthode de reproduction chez certaines espèces.
L'étude, intitulée "La génomique phylogénétique clarifie l'histoire évolutive du serpent serpent, la rétention métabolique des plastes réduits et l'origine de l'apomixie obligatoire", a été publiée dans la revue botanique "New Phytologist". L’article fournit non seulement une nouvelle perspective pour comprendre comment les plantes parasites non photosynthétiques maintiennent les fonctions des organites, s’adaptent aux niches écologiques et optimisent les stratégies de reproduction, mais il est également considéré comme une base importante pour une analyse plus approfondie du mécanisme d’interaction entre les plantes parasites et leurs hôtes.
Kenji Suetsugu a déclaré que pour les gens comme lui qui suivent depuis longtemps ces plantes souterraines dans des forêts sombres et humides, il est particulièrement important de voir leur « histoire » progressivement reconstituée au niveau du génome. La prochaine étape de la recherche consistera à essayer de combiner ces résultats génomiques avec des mesures spécifiques du métabolisme biochimique pour déterminer quels métabolites produisent les plastes du serpent et comment ces produits les aident à se développer à l'intérieur du système racinaire de l'hôte et à maintenir un mode de vie parasitaire.
Compilé à partir de /ScitechDaily