Hydrotropisme

Définition

En botanique, l'hydrotropisme est la croissance directionnelle des racines des plantes par rapport à la disponibilité de l'eau. Ainsi, l'origine de la réponse aux stimuli de ce tropisme est l'eau ou un milieu hydrique.

Un hydrotropisme en hydroponie :

Les racines d'une salade en culture hydroponique se dirigent vers l'eau : c'est un hydrotropisme.

Explications

Plus généralement en biologie, l'hydrotropisme concerne la croissance ou le mouvement d'un organisme sessile vers ou loin de l'eau, à partir des racines d'une plante.

Les mécanismes putatifs de perception du gradient de potentiel hydrique et un rôle potentiel de l'hydrotropisme sont reconnus dans l'acclimatation des plantes aux conditions de sécheresse. Comprendre et modifier cette réponse dans les plantes devrait être considéré comme une stratégie supplémentaire pour poursuivre l'objectif d'une utilisation durable de l'eau en agriculture.

Hydrotropisme végétal

L'hydrotropisme modifie la croissance des racines pour répondre à un gradient de potentiel hydrique dans le sol et se développer vers des zones à plus forte teneur en humidité.

Ce tropisme est d'une importance adaptative fondamentale pour la survie des plantes terrestres, qui dépendent de la capacité des racines à obtenir de l'eau et des nutriments du sol. L'hydrotropisme commence dans la coiffe radiculaire (sorte de calyptre) avec la perception du gradient d'humidité du sol.

Contrairement au gravitropisme (géotropisme), le mode et le type de cellules de la coiffe radiculaire qui perçoivent le gradient d'humidité ne sont pas encore entièrement compris.

Cependant, l'utilisation d'une variété mutée du pois cultivé Pisum sativum a permis d'établir l'indépendance des voies de perception et de signalisation pour les deux types de tropismes puisque leurs racines ne répondent pas à la gravité mais répondent au gradient d'humidité.

Mécanismes botaniques

La capacité de la coiffe à percevoir les gradients d'humidité semble générer un signal dominant qui affaiblit la perception et la réponse au stimulus de la gravité. Il a été observé que la réponse réduite à la gravité dans les racines hydrostimulées d'arabettes Arabidopsis et de radis est due en partie à la dégradation simultanée des cellules staphylococciques du capuchon (coiffe).

Les racines stimulées par le toucher retardent le taux de sédimentation des statolithes, réduisant également la réponse gravitropique. Cependant, la réponse hydrotrope exerce un effet plus dramatique que le thigmotropisme, peut-être en raison de l'importance de l'eau pour la survie des plantes.

Ces mécanismes indiquent que les statocytes semblent avoir acquis au cours de leur évolution différents types de récepteurs pour percevoir une grande variété de stimuli qui sont également capables d'intégrer quantitativement les différents signaux et d'initier la réponse tropique appropriée.

Les statocytes, par conséquent, pourraient utiliser des éléments communs de signalisation, tels que la redistribution des auxines, les changements de pH, la concentration de Ca²⁺, dans tous les systèmes de détection et ainsi synchroniser les réponses aux stimuli de l'eau, la gravité et du toucher.

L'acide abscissique (ABA) et un petit nombre de gènes, y compris ceux codant pour les transducteurs de signaux ABA, MIZ2/GNOM, et le MIZ1 spécifique de l'hydrotropisme, sont connus pour être nécessaires à la réponse chez Arabidopsis thaliana, tandis que le rôle de l'auxine (hormone végétale) dans l'hydrotropisme semble varier en fonction des espèces végétales.

L'acide abscissique est impliqué dans de nombreux processus de développement des plantes et de réponses physiologiques, mais il est peut-être mieux connu pour sa fonction dans la réponse à la sécheresse et au stress osmotique (et stress hydrique).

Pourquoi l'hydrotropisme chez les plantes ?

Les plantes doivent répondre à un environnement en constante évolution et utiliser des tropismes pour repositionner les organes afin de capturer les ressources. Les tropismes sont des mouvements de croissance directionnels qui permettent aux plantes de répondre à la gravité, à la lumière, au toucher, à l'eau, au sel et à l'oxygène.

Les racines des plantes facilitent l'absorption de l'eau du sol et ont développé un certain nombre de traits adaptatifs tels que l'hydrotropisme pour faciliter la recherche de nourriture dans l'eau.

Dans les racines des plantes, la gravité est décrite comme le principal moteur déterminant la direction de la croissance des racines. La gravité est perçue dans les cellules de la columelle de la calotte radiculaire, où le déplacement des statolithes conduit à un gradient latéral dans le flux d'auxine poussant. Une plus grande quantité d'auxine s'écoule à travers la calotte radiculaire latérale et l'épiderme sur la face inférieure de la racine, entraînant une croissance différentielle de l'épiderme de la zone d'élongation, entraînant finalement une croissance de l'extrémité de la racine vers le bas.

Histoire

Les premières descriptions de l'hydrotropisme existent au 18^ème (Bonnet, 1754) et, au 19^ème siècle, Sachs (1872), Molisch (1883), Darwin (1880), Wiesner (1883) et d'autres ont mené des expériences pour déterminer quelle partie de l'extrémité de la racine est nécessaire à la perception du signal de l'eau.

La croissance des racines des plantes à travers un tamis avec de la sciure humide suspendue à un angle ou le long de l'extérieur d'un entonnoir d'argile, ces expériences ont utilisé des gradients d'humidité dans l'air pour observer la réponse de flexion des racines. Les racines ont été recouvertes d'un mélange d'huile d'olive et de noir de lampe ou cautérisées avec du nitrate d'argent pour déterminer le site de perception (Darwin, 1880).

Bien que certaines de ces études soient parvenues à la conclusion que l'extrémité de la racine est le site de perception à la fois de la gravité et de l'eau, d'autres ont observé que la zone d'élongation est également capable de percevoir le signal de l'eau.

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