Rôle du xylème dans la défense des plantes

Le xylème est le plus pauvre tissu sur le plan nutritionnel par rapport à d'autres tissus végétaux, mais il est confronté constamment à une large gamme d'agents pathogènes et de décomposeurs du bois.

Les maladies du flétrissement vasculaire causées par les champignons, les bactéries et les oomycètes sont parmi les maladies les plus destructrices des plantes vivaces ligneuses. Les pathogènes envahisseurs du xylème en particulier peuvent provoquer des perturbations catastrophiques de la conductivité hydraulique par la production de phytotoxines.

Par ailleurs, un bon nombre des maladies les plus destructrices des arbres, comme le flétrissement du chêne, sont causées par des pathogènes capables d'une invasion systémique rapide des plantes par l'intermédiaire de vaisseaux de xylème.

Les micro-organismes habitant du bois, tels que les champignons de pourriture, pénètrent dans les blessures des arbres et profitent de l'énergie provenant de la dégradation de la cellulose, des hémicelluloses et de la lignine et même des substances organiques simples, cette activité peut interférer avec le transport de l'eau et des nutriments minéraux, provoquant alors la décoloration et la décomposition du bois et la destruction de l'aubier, qui entraîne une défaillance structurelle ou la mort de l’arbre.

En raison de la menace imminente causée par les agents pathogènes envahissant le xylème, les plantes ont développé la capacité de se défendre en utilisant à la fois des défenses préexistantes et induites.

Les parenchymes du xylème qui sont parmi les rares cellules vivantes dans l'aubier, sont des composantes clés des barrières physiques et chimiques qui constituent les défenses préexistantes de la plante. Cependant, le parenchyme a un rôle majeur pour l'induction des réponses à une invasion réussite du xylème. Plus précisément, on pense que les récepteurs extra et intracellulaires responsables de la reconnaissance des éliciteurs pathogènes résident principalement dans les cellules parenchymateuses paratrachéales.

Les réponses de défense induites par le parenchyme du xylème incluent la production de tyloses, de gels et de gommes par le parenchyme qui coincent physiquement le mouvemente des pathogènes.

Cette reconnaissance des pathogènes vasculaires conduits également à des changements métaboliques au niveau de parenchyme du xylème qui entraînent l'excrétion et l'accumulation de protéines de défense et des métabolites secondaires dans des vaisseaux tels que les chitinases, des peroxydases, des protéases, des composés phénoliques, des substances pectiques et des phytoalexines etc.

En conclusion, La combinaison des réponses de défense préexistantes et induites exécutées par le parenchyme du xylème peut permettre à une plante de restreindre physiquement le mouvement des pathogènes via des barrières physiques et chimiques, puis inhibent ou éliminent l'agent pathogène par la production des composés antimicrobiens. 

E. coli - bactérie de la biotechnologie

Escherichia coli (E. Coli) est la plus cruciale bactérie dans la biotechnologie moderne. Les scientifiques l’utilisent pour stocker des séquences d'ADN provenant d'autres organismes, pour le but de produire des protéines et de tester leur fonction.

E. Coli provient de notre tube digestif :

E. Coli vit dans l'intestin des animaux à sang chaud, elle se trouve également chez les humains. Elle est l'une des nombreuses espèces bactériennes qui peuplent notre tube digestif en grand nombre. En réalité, le nombre des cellules bactériennes existent dans notre tube digestif est supérieures à toutes les cellules du notre corps!

Il existe un grand nombre de souches (ou sous-types) de E. Coli ayant des caractéristiques différentes, la plupart sont inoffensifs pour les humains, y compris les souches B et K-12 qui sont les plus utilisées pour les travaux de laboratoire. Cependant, certaines souches sont nuisibles.

Les caractéristiques d’Escherichia Coli :

Les scientifiques ont choisi de travailler avec E. Coli parce qu'elle est facile et rapide à se développer dans les salles de culture.

Les principales caractéristiques qui rendre E. Coli facile à manipuler:

• Elle aime une ambiante température, parce que E. Coli est une bactérie intestinale, elle pousse mieux dans la température corporelle (37.4ºC). Ceci est une température facile pour la manipulation dans les labos.
• Elle est pas pointilleux sur la nutrition, E. Coli peut obtenir de l'énergie à partir des divers sources, dans son environnement naturel (l'intestin) il consomme les aliments digérés. Dans le contexte de laboratoire, E. Coli peut être alimenté facilement et à moindre coût.
• Elle peut se développer avec ou sans oxygène. Dans l'intestin, E. Coli se développe dans des conditions anaérobies (en l'absence d'oxygène). Cependant, contrairement à certaines bactéries anaérobies, E. Coli pousse également dans les milieux aérobies, par exemple le flacon de culture en laboratoire.
• Une multiplication rapide, dans des conditions idéales, une seule cellule d’E. Coli peut doubler toutes les 20 minutes. A ce rythme, il serait possible de produire un million de cellules E. Coli à partir d'une seule cellule mère dans environ de 7 heures. Cela explique que tous les expériences impliquant cette bactérie peuvent être faire rapidement, facilement et à moindre coût.

E. Coli - le premier choix pour le clonage moléculaire :

Depuis la naissance du clonage moléculaire, E. Coli a été utilisée comme l’hôte principale pour l’introduction des séquences d'ADN. En 1973, Herbert Boyer et Stanley Cohen ont montré pour la première fois que deux courtes pièces de l'ADN bactérien pourraient être «coupés et collés» puis retournés à E. Coli, Ils ont ensuite montré que l'ADN provenant d'autres espèces (comme les grenouilles), pourrait également être introduit dans E. Coli.

E. Coli a été utilisée avec succès dans toutes ces expériences, c’est pour ça elle est devenue la bactérie de choix pour la totalité des scientifiques du clonage moléculaire. Aujourd'hui, E. Coli est utilisée dans tous les laboratoires à travers le monde comme l’hôte pour n’importe quelles séquences d'ADN étranger et leurs produits protéiques.  

Le génome d’E. Coli est bien compris : 

La séquence du génome d’E. Coli (la souche K-12) a été publié en 1997, en raison de son rôle important dans la génétique et de la biotechnologie, elle a été l'une des premières séquences du génome remplie. Dès lors, les génomes de nombreuses autres souches d’E. Coli ont également été publiées.

Nous pouvons comprendre beaucoup de choses sur le fonctionnement  d’E. Coli en regardant seulement sa séquence génomique. Nous savons, par exemple, que la plupart des souches d’E. Coli ont environ de 4400 gènes, et Nous savons également le nombre exacte de la séquence d'ADN de chaque gène. En utilisant ces informations, les scientifiques peuvent prédire les fonctions des protéines codées par les gènes d’E. Coli.

L’importance écologique des bactéries

C’est quoi une bactérie :

Macroscopiquement les écosystèmes de la planète semblent être composés de plantes et d'animaux, mais il y a quelques intervenant clés qui existent au-delà de ce que nous pouvons voir.

Les bactéries sont des minuscules microbes, unicellulaires qui aident tous les êtres vivants. Elles ont une structure très simple, sans noyau, une structure qui protège l'ADN dans des plus complexes cellules. Les bactéries sont des organismes utiles qui décomposent la matière morte et fournissent de la nourriture à partir des écosystèmes à d’autres  bactéries pathogènes qui peuvent causer des maladies.

Dans cet article nous allons examiner les principaux rôles des bactéries pour environnement.

Bactéries comme producteurs :

Les producteurs sont des organismes qui produire leur propre nourriture comme les plantes vertes, la vérité est que les bactéries sont les producteurs principaux dans de nombreux écosystèmes.

Les producteurs font de l’alimentation  pour l'ensemble des différents écosystèmes, en soutenant les animaux qui mangent les plantes (herbivores), qui soutenir à son tour les carnivores.

Sans producteurs, il n'y aurait pas de vie sur terre, on distingue alors les bactéries qui font la photosynthèse en utilisant du dioxyde de carbone et la lumière du soleil, comme les plantes vertes, et les bactéries qui font la chimiosynthèse, en utilisent des produits chimiques pour faire son rôle comme producteurs.

Bactéries photosynthétiques :

Les bactéries photosynthétiques utilisent l'énergie lumineuse  pour produire de la nourriture à partir d’un long processus, comme le font les plantes. Cependant, les bactéries sont beaucoup plus simples que les plantes, car elles sont unicellulaires et ne contient pas des compartiments à l'intérieur de leurs cellules pour faire des travaux spécifiques comme chez les plantes vertes.

Les plantes utilisent un composé appelé la chlorophylle qui capte la lumière du soleil pour produire d’autres composants utiles, mais chez les bactéries photosynthétiques existe un composé apparenté appelé bactériochlorophylle qui leur permet d'absorber la lumière.

D'autres bactéries comme les cyanobactéries utilisent un composé similaire à la chlorophylle appelé phycocyanine pour leur permet de faire son travail.

Bactéries chimio-synthétiques :

Les bactéries chimio-synthétiques utilisent des produits chimiques provenant de la Terre (les cheminées hydrothermales) pour produire de l’alimentation, au contraire des bactéries photosynthétiques ce type nécessite pas de la lumière solaire. Ce type de bactéries est le plus célèbre dans les écosystèmes sous-marins au fond de l’océan ou les rayons solaire n’existent plus, et par conséquent les producteurs photosynthétiques ne peuvent pas survivre.

Les bactéries chimio-synthétiques, comme les bactéries mésophiles de soufre, utilisent le soufre fournit par les cheminées hydrothermales (sources des fumeurs) pour produire les aliments pour l'ensemble de l'écosystème.

Bactéries comme décomposeurs :

Les décomposeurs sont des êtres vivants qui font la dégradation des matières mortes puis, ils les restituent à la nature sous forme d'éléments minéraux utiles. Les décomposeurs alors sont les fossoyeurs ou les recycleurs de l'écosystème, Ils prennent les choses qui seraient des déchets (organismes morts), et ils recyclent  des nutriments à partir d’eux, les plantes peuvent ensuite utiliser cette matière organique pour son développement.

Un bon exemple d’une bactérie décomposeur, est  Bacillus subtilis est une bactérie du sol qui se  trouve également dans notre tube digestif. Une autre importante bactérie,  Actinobactéries décomposent un composé riche en éléments nutritifs appelé Humate, ce composé est utilisé par les agriculteurs comme engrais, peuvent par la suite être décomposés par les bactéries du sol à d'autres composés nécessaires à la croissance des plantes.

Bactéries symbiotiques :

Généralement nous pensons que les bactéries sont toujours une mauvaise chose, mais en réalité de nombreuses bactéries vivent en symbiose, ou elles ont une relation mutuellement bénéfique avec d’autres êtres vivants.

Dans les champs de riz inondés en Asie, certaines Cyanobactéries comme Anabaena azollae, vivent en symbiose avec les plantes ptéridophytes (comme les fougères et les anthocérotes), ce type de bactéries font un processus appelé la fixation d'azote, qui a pour objectif de fournir de l'azote nécessaire à la croissance et le développement des plantes. Un autre exemple est entre les bactéries photosynthétiques et certains champignons, les bactéries fournissent de l’alimentation pour les champignons, ainsi que les champignons offrent la protection pour les bactéries.

La pollution par les nutriments

Le problème de la pollution par les nutriments :

La pollution des éléments nutritifs est l’un des problèmes environnementaux les plus répandus, coûteux et difficiles à combattre, causée par un excès d’azote et de phosphore dans l’eau et l’air,

L’azote et le phosphore sont des nutriments naturels qui ont un part dans les écosystèmes aquatiques. L’azote est également l’élément le plus abondant dans l’air que nous respirons. L’azote et le phosphore favorise la croissance des algues et des plantes aquatiques qui fournissent de la nourriture, et un habitat pour les poissons, crustacés et les petites organismes qui vivent dans l’eau.

Mais quand l’azote et le phosphore existe en excès dans l’environnement, souvent à partir d'un large éventail d'activités humaines, l’air peut être polluée.

La pollution par les éléments nutritifs a influencé de nombreux ruisseaux, rivières, lacs, baies et les eaux côtières depuis plusieurs dizaines d’années, ce qui entraîne de graves problèmes de santé humaine et de l'environnement.

Un excès d’azote et de phosphore dans l’eau cause une croissance très rapide des algues à un niveau que les écosystèmes ne peuvent pas supporter, et par conséquence augmentation  significatives des algues, des ressources alimentaires et des habitats, et comme ça y’aura la réduction de l’oxygène que les poissons et autres organismes aquatiques ont besoin pour survivre, menant alors à des maladies et la mort d’un grand nombre de poissons.

Certaines fleurs d’eau deviennent également nocives pour les humains parce qu’elles produisent des toxines et favorisent la croissance bactériennes qui peut causer à les humains des graves maladies lorsqu'ils entre en contact avec l’eau pollué, ou consommer du poisson ou mollusque contaminé.

La pollution par les éléments nutritifs dans l'eau souterraine des nappes phréatiques, dont des millions de personnes aux États-Unis utilisent comme principale source d'eau potable, peut être nocifs même à de faibles niveaux.

Les nourrissons sont vulnérables au composé à base d’azote (Nitrates) dans l’eau potable.  L'excès d'azote dans l'atmosphère peut produire des polluants atmosphériques tels que l'ammoniac et de l'ozone, qui peuvent nuire à notre capacité de respirer, limiter la visibilité et altérer la croissance des plantes.

Les principales sources de la pollution par les nutriments :

L'excès d'azote et de phosphore qui se retrouve dans l’eau et libérés dans l'air sont souvent la conséquence directe des activités humaines. Les principales sources de la pollution par les éléments nutritifs sont :

L’agriculture : l'engrais animal, l'excès d'engrais appliqué à des cultures et des champs, et l'érosion des sols rendre l'agriculture l'une des plus grandes sources de pollution par l'azote et du phosphore dans le monde.

Les eaux pluviales : quand les précipitations tombent sur nos villes, villages, elles  courent à travers les surfaces dures, comme les toits, les trottoirs et les routes, et donc  transporte les polluants, y compris l'azote et le phosphore, dans les cours d'eau locaux.

Les eaux usées : nos égouts et nos fosses septiques sont responsables de traiter de grandes quantités de déchets chaque jour, et ces systèmes ne sont pas toujours bien fonctionner ou retirer suffisamment d'azote et de phosphore avant de déverser dans les cours d'eau.

Combustibles fossiles : la production d'énergie électrique, de l'industrie, les transports et l'agriculture ont augmentés la quantité d'azote dans l'air par l'utilisation des combustibles fossiles.

Autour et dans de nos maisons : les engrais, déchets animaux, et certains savons et détergents contiennent de l'azote et du phosphore, et peuvent contribuer à la pollution par les éléments nutritifs s'ils ne sont pas bien utilisés ou éliminés.

Ce que vous pouvez faire ?

Nous pouvons tous prendre des mesures pour réduire efficacement la pollution par les éléments nutritifs à travers nos choix autour de la maison, avec nos animaux domestiques, dans l'entretien de pelouse, et dans les transports.

Les familles, les particuliers, les étudiants et les enseignants peuvent accéder à des ressources en ligne pour en savoir plus sur la santé des cours d’eau locaux, ils doivent également participer à des efforts communautaires pour rendre leur environnement plus sain et plus sécuritaire.

Source

Rapport: La biodiversité a chuté en dessous des niveaux de sécurités

Rapport : Plus de la moitié des terres du monde peuvent avoir dépassé le seuil qui menace le développement durable à long terme

Le monde est surement en train de perdre sa biodiversité rapidement,

Les chercheurs des Nations Unies du programme mondial de l’environnement et la nature, centre de la surveillance au Royaume-Uni, ont constaté que 58% des terres mise en surveillance  dans le monde entier à plus de 70% de la population humaine, ont perdus plus de 10% de ses biodiversité, et comme ça ils ont les placer en dessous de la limite d’exploitation selon une étude publiée en 14 juillet.

Ceci est surement une situation qui nécessite l’application d’un strict principe de précaution, dans ce cadre l’écologiste Owen Lewis de l’université d’Oxford a déclaré à BBC News : « nous ne pouvons pas nous permettre d’attendre de voir les conséquences à long terme de la dégradation des écosystèmes naturels »

Le co-auteur de cette étude Tim Newbold et ses collèges ont modélisé comment l’homme peut utiliser les terres et d’autres facteurs sans aucun mauvais impact sur la biodiversité, en basant sur plus de 2 millions d’enregistrements pour près de 40.000 espèces.

Le déclin écologique dans ces dernières années est plus dramatique dans les prairies et les points chauds tels que la forêt amazonienne et l’Afrique sub-saharienne

Le seuil de sécurité (10 %) est basé sur des index relatifs à la biodiversité, par exemple, la mesure de l’abondance de différentes espèces des populations comparant à leurs niveaux préindustriels, comme il est bien détaillé dans le cadre des limites planétaires (première publication en 2009 et mis à jour en 2015)

Pas tous les scientifiques sont d’accord que la fixation d’une limite de sécurité est une bonne idée. « Nous ne savons pas ce que signifie la limite de sécurité,  et nous ne devrions même pas essayer de le savoir »

L’écologiste Erle Ellis de l’Université de Maryland, Baltimore, a déclaré «  Notre objectif est de ne pas changer la planète jusqu’à ses limites de sécurité. »