Apprendre de la nature : stratégies phytochemicals pour se protéger des dommages UV-B

La colonisation des écosystèmes terrestres a exposé les plantes à un rayonnement solaire intensifié, en particulier celui des UV-B (280-315 nm), qui induit des dommages à l'ADN, à l'ARN et aux protéines. Bien que l'appauvrissement ozone historique ait exacerbé le stress UV-B, les efforts de stabilisation récents ont atténué ses effets. Cependant, des fluctuations indépendantes des niveaux d'UV-B continuent de défier la performance des cultures, en particulier dans les régions équatoriales. Les plantes ont évolué diverses stratégies de protection contre les UV-B, y compris la production de métabolites spécialisés tels que les flavonoïdes, les phénylpropanoïdes et l'ascorbate, ainsi que de composés spécifiques à la lignée comme les acides aminés de type mycosporine. Ces métabolites agissent comme des antioxydants, des absorbeurs d'UV-B et des atténuateurs de stress, avec leur diversité étant guidée par la duplication génique et l'adaptation environnementale. En accord avec cela, des études d'association à l'échelle du génome (GWAS) ont identifié des loci génétiques clés, tels que OsUVR8 et OsMYB44, régulant la tolérance aux UV-B par le biais de l'augmentation de la biosynthèse des glycosides de flavonol et des dérivés de tryptamine. Ces données combinées suggèrent que nous devrions être capables de renforcer la tolérance des plantes aux UV-B par des stratégies de sélection futures. Les avancées en métabolomique spatiale résolue et en apprentissage machine offrent des perspectives pour identifier de nouveaux composés protecteurs contre les UV-B et faciliter l'ingénierie métabolique précise. De plus, les modifications de la composition de la paroi cellulaire, y compris l'épaississement de la lignine et l'incorporation de phénylpropanoïdes absorbant les UV-B, offrent un autre domaine pour les mécanismes de protection. Les découvertes récentes de variations naturelles dans les protecteurs UV-B à travers des espèces comme le riz, l'orge et le maïs mettent en évidence le potentiel de sélection de cultures résilientes aux UV. Ces innovations renforceront non seulement la tolérance aux UV-B, mais amélioreront également la valeur nutritionnelle des cultures, car de nombreux composés protecteurs contre les UV-B agissent également comme des nutriments essentiels tout en possédant des propriétés antioxydantes. Cette compréhension exhaustive des réponses aux UV-B, allant de la signalisation moléculaire aux stratégies phytochemicals et aux adaptations structurales, souligne le potentiel d'exploiter l'ingénierie génétique et la variation naturelle pour atténuer le stress induit par les UV-B.