Mécanismes de résistance à la sécheresse chez les plantes du désert

Les mécanismes de résistance à la sécheresse peuvent être divisés en trois types principaux. Premièrement, la sécheresse évite la capacité de la plante à terminer son cycle de vie avant qu’un grave déficit en eau ne se développe.

1. évacuation de la sécheresse :

Les évasions de sécheresse, ou éphémères, apparaissent rapidement après les fortes pluies dans les communautés du désert. Ils se développent rapidement et produisent des graines avant que l’eau du sol ne soit épuisée et on considère qu’ils ne disposent pas de mécanismes physiologiques, morphologiques ou biochimiques spéciaux pour faire face aux déficits en eau.

Il est toutefois connu que de nombreux éphémères estivales ont une anatomie de type Kranz typique de la voie C4 de la photosynthèse, ce qui augmente l'efficacité d'utilisation de l'eau. Les éphémères semblent survivre dans les environnements arides en raison de leur croissance rapide et de leur plasticité développementale. Par temps sec, il y a peu de croissance végétative et peu de fleurs et de graines, mais pendant les années humides, leur croissance indéterminée permet de produire de grandes quantités de graines.

2. Tolérance à la sécheresse avec faible potentiel hydrique dans les tissus :

Deuxièmement, la tolérance à la sécheresse lorsque le potentiel hydrique des tissus est faible, grâce à des mécanismes permettant de maintenir la turgescence et / ou d’accroître la tolérance du protoplasme à la dessiccation. La turgescence peut être maintenue lorsque le potentiel hydrique diminue en raison de l'accumulation de solutés, tels que les sucres, qui abaissent le potentiel osmotique ou peuvent être maintenus grâce à une élasticité tissulaire élevée.

Étant donné que peu de mesures d'élasticité tissulaire ont été effectuées et qu'il semble improbable que l'élasticité de tissus entièrement expansés augmente en réponse à un faible potentiel hydrique, le maintien de la turgescence semble se faire principalement par accumulation de soluté. Munns et. Al. (1979) ont constaté que les principaux solutés accumulés dans les feuilles de blé en période de sécheresse étaient les sucres et les acides aminés.

Dans d'autres plantes, les acides organiques, le potassium et le chlorure s'accumulent à des niveaux significatifs. Une grande attention a également été accordée au rôle de l'accumulation de proline et de bétaïne chez les plantes pendant le stress hydrique. (Wyn Jones & Storey 1981). L'accumulation de proline et de glycinebétaïne peut être une réponse directe de la plante au stress ou éventuellement un sous-produit du stress par son effet sur le métabolisme cellulaire, tel que la synthèse des protéines. Par conséquent, il ne s'ensuit pas que le taux ou le degré d'accumulation de proline ou de glycinebétaïne est un indice de tolérance à la sécheresse pouvant être utilisé par les sélectionneurs de plantes.

La résistance protoplasmique aux déficits hydriques est mieux démontrée chez les plantes «résurrection» et dans les mousses à séchage rapide telles que Tortula ruralis, qui peuvent reprendre un métabolisme cellulaire normal quelques minutes après la réhydratation. Il est possible que de la proline, de la glycinebétaïne ou d'autres solutés cytoplasmiques non toxiques s'accumulent, ce qui protège les membranes et les macromolécules d'une déshydratation sévère.

3. Tolérance à la sécheresse à fort potentiel hydrique en tissu :

La tolérance à la sécheresse lorsque le potentiel hydrique des tissus est élevé est principalement un mécanisme permettant d’éviter la sécheresse en évitant la déshydratation des tissus.

Les plantes de cette catégorie peuvent maintenir un potentiel hydrique élevé dans les tissus grâce à des mécanismes qui maintiendront l'absorption d'eau ou réduiront les pertes d'eau par temps sec. L'absorption d'eau peut être maintenue soit par une augmentation de la densité racinaire, soit par une croissance plus profonde.

Le mécanisme de réduction de la perte en eau comprend la régulation de l'ouverture stomatique et le développement d'une cuticule imperméable. Malheureusement, lorsque le CO ₂ pénètre dans les stomates, une réduction de la perte en eau par une ouverture stomatique réduite entraîne également une réduction de la photosynthèse et finalement du rendement de la plante.

La perte en eau peut toutefois être réduite par les mouvements des feuilles et les modifications du pouvoir réfléchissant des feuilles, ce qui diminue la quantité de rayonnement absorbée. Le flétrissement, la production de poils, de cire en surface ou de sel augmentent tous la réflectance des feuilles. Enfin, l'élimination des feuilles inférieures les plus anciennes peut réduire le taux de perte d'eau de nombreuses espèces cultivées.