Auxin fait que les spirales des inflorescences de gerbera suivent la séquence de Fibonacci – Technoguide

Lorsqu’on demande aux gens de dessiner la fleur d’une plante de tournesol, presque tout le monde dessine un grand cercle entouré de pétales jaunes.

«En fait, cette structure est le capitule, ou le capitule, qui peut être composé de centaines de fleurs, également appelées fleurons. Les« pétales »environnants sont des fleurons de structure et de fonction différentes de celles plus proches du centre», explique le professeur d’horticulture Paula Elomaa de la Faculté d’agriculture et de foresterie, Université d’Helsinki, Finlande.

Une inflorescence géante est bénéfique, car elle est efficace pour attirer les pollinisateurs. Lorsque les pollinisateurs se déplacent autour de l’inflorescence, ils pollinisent des centaines de fleurs individuelles au cours de leur voyage.

L’ordre des fleurons dans un capitule n’est pas aléatoire. Au lieu de cela, ils sont modelés en spirales régulières dont le nombre suit la séquence de Fibonacci familière des mathématiques. Les nombres de Fibonacci sont la somme des deux nombres précédents dans la séquence: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144 …

Dans le capitule, le nombre de spirales d’enroulement à gauche et à droite est toujours de deux nombres de Fibonacci consécutifs. Les capitules de tournesol peuvent avoir jusqu’à 89 spirales sinueuses à droite et 144 spirales à gauche, tandis que le gerbera, une autre plante très étudiée de la famille des astéracées, a moins de spirales (34/55).

La régularité géométrique de la nature fascine aussi bien les biologistes que les mathématiciens depuis des siècles.

«Le gerbera est un sujet d’étude favorable, car nous pouvons utiliser des plantes transgéniques cultivées en serre comme outils pour étudier les fonctions de gènes individuels, par exemple, lors du développement de la plante. Dans le cas des tournesols, le transfert de gène n’est pas encore une procédure de routine. Le génome du gerbera, qui est proche de la taille du génome humain, est en cours de séquençage. L’expérience a montré que le gerbera est une excellente plante modèle », déclare Elomaa, qui a contribué à la recherche finlandaise sur le gerbera depuis sa petite enfance à la fin des années 80.

Maintenant, pour la première fois, les chercheurs ont pu examiner au niveau moléculaire comment les primordiums floraux sont modelés en spirales dans le point de croissance, ou le méristème, des gerberas. Ils ont eu à leur disposition une solution technique dont l’utilisation en phytologie ne pouvait être rêvée qu’il y a quelques décennies.

À l’aide de la tomographie à rayons X, les chercheurs ont scanné des images tridimensionnelles des différentes étapes du développement du méristème. À l’aide de la microscopie confocale, ils ont étudié des méristèmes aussi petits que moins d’un millimètre pour déterminer où se trouve l’hormone végétale auxine, qui détermine la position des primordiums.

Enfin, les chercheurs ont appliqué la modélisation mathématique aux données obtenues en coopération avec le professeur Przemys? Aw Prusinkiewicz de l’Université de Calgary. Le résultat final a été un modèle informatique en trois dimensions qui émule le motif d’un vrai capitule.

Les chercheurs ont découvert que le méristème du gerbera est modelé au niveau moléculaire déjà à un stade où aucun primordia ou autre changement n’est discernable même par un microscope électronique.

«Au cours de la croissance, les niveaux d’auxine atteignent leur maximum simultanément à plusieurs endroits du méristème. Le nombre de ces taches groupées, appelées maxima d’auxine, augmente rapidement à mesure que le diamètre du méristème grandit, suivant les nombres de Fibonacci. Un nouveau maximum d’auxine se forme toujours entre deux maxima voisins et se déplace de manière à être toujours plus proche du plus ancien des voisins. C’est pourquoi les spirales sont régulières même dans les méristèmes qui ne sont pas entièrement symétriques. “

Les résultats démontrent que la croissance d’expansion du méristème est le facteur qui affecte, par exemple, le nombre éventuel de fleurons dans le capitule.

«Entre autres choses, cet effet se voit dans le rendement en graines, un facteur important pour le tournesol, car il est spécifiquement cultivé comme aliment et nourriture. Il est également possible que le même modèle explique le nombre et la structure des organes floraux. À l’avenir , cette information sera appliquée, par exemple, à la fraise. Chez la fraise, la taille du fruit est régulée par le nombre de pistils », note Elomaa.

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