La cystéine atténue l'effet de la toxicité du sel de NaCl dans les plantes de lin (Linum usitatissimum L) en modulant les systèmes antioxydants

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 11359 (2022) Citer cet article

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L’agriculture, principal consommateur d’eau, est confrontée à une crise mondiale de pénurie d’eau. L'eau salée est une source d'eau alternative, tandis qu'un excès de NaCl diminue la croissance des plantes et la productivité des cultures. La L-cystéine (Cys) est un acide aminé thiol prometteur pour la croissance et le développement des plantes. Lin; Linum usitatissimum L. est une plante économique avec une faible tolérance au sel. Le stress salin NaCl à 50 et 100 mM a inhibé les paramètres de croissance, les pigments photosynthétiques, les sucres solubles totaux, les phénols totaux et l'azote aminé dans les plantes de lin. Le stress salin a entraîné une augmentation marquée de la peroxydation de la proline et des lipides et a modifié le profil protéique. L'application foliaire de cystéine à 0,8 et 1,6 mM atténue les effets néfastes du stress NaCl sur les plantes de lin. La cystéine a amélioré les traits de croissance, les pigments photosynthétiques, l'azote aminé, les phénols totaux et les nouveaux polypeptides dans les plantes stressées par le NaCl. Cependant, la cystéine a diminué les sucres totaux, la proline, l'activité de la peroxydase et l'ascorbate peroxydase. Les résultats ont confirmé que la cystéine avait des propriétés réductrices. De plus, il diminue le stress oxydatif du NaCl et maintient la stabilité des membranes en réduisant la peroxydation lipidique. Dans l’ensemble, la capacité redox de la L-cystéine est la cause de sa capacité à neutraliser les effets néfastes de la toxicité du NaCl sur la croissance des plantes de lin.

La pénurie d’eau est le facteur abiotique limitant l’agriculture à l’échelle mondiale. La pénurie croissante d’eau entraînera une diminution progressive de la production agricole d’ici 20251,2. Il devient alors nécessaire de préserver les sources d’eau et de trouver des ressources non traditionnelles comme l’eau salée. D’un autre côté, la composition de l’eau salée peut exercer différents effets sur la croissance des plantes et la productivité des cultures3,4. Habituellement, l’eau salée stimule la synthèse de radicaux libres réactifs. Les radicaux libres réactifs deviennent toxiques car ils ciblent les protéines, les lipides et les acides nucléiques et augmentent leur taux de dégradation5. De nombreuses plantes induisent des mécanismes de détoxification pour atténuer les dommages causés par le stress salin. Diverses enzymes sont impliquées dans le mécanisme de détoxification des radicaux nocifs. La superoxyde dismutase est la première enzyme de défense qui transforme le superoxyde en H2O26. La catalase et différentes classes de peroxydases ont récupéré le H2O2 résultant. La salinité a eu des effets néfastes sur l'absorption d'eau, la disponibilité des nutriments, la teneur en chlorophylle, la photosynthèse, la conductance stomatique et la conductance hydraulique des racines7,8,9.

Le lin (Linum usitatissimum L.) appartient aux Linaceae et est cultivé pour ses fibres, ses graines ou à deux fins10. L'huile de lin est enrichie en oméga-3, en acide linoléique et en acide oléique11.

La L-cystéine (Cys) est un acide α-aminé avec un groupe thiol, actif dans les réactions enzymatiques. La cystéine est le principal composé aminé organique qui réduit les liaisons soufrées dans les plantes12,13. Le produit du métabolisme de la L-cystéine est le glutathion, qui a contribué aux mécanismes antioxydants. De plus, les dérivés de la cystéine peuvent accumuler des ions minéraux chez Arabidopsis14. L’application de cystéine a des effets certain dans l’atténuation du stress abiotique sur diverses cultures végétales15. Pour y parvenir, les travaux actuels visent à étudier l’influence de la L-cystéine sur l’augmentation de la propriété de tolérance au sel des plantes de lin.

Les résultats présentés dans (Tableau 1) ont montré différentes réponses des plantes de lin aux différentes concentrations de salinité de NaCl. La salinité du NaCl à 50 mM a réduit de manière significative (P < 0,05) la longueur des pousses et le poids frais et sec des pousses et des racines par plante, alors qu'elle n'a eu aucun effet sur la longueur des racines. La réduction augmentait avec l'augmentation de la concentration de salinité. Les résultats ont montré que NaCl à 100 mM réduisait la longueur des pousses, la longueur des racines et les poids frais et secs des pousses et des racines par plante de 51,20, 46,84, 56,13, 54,10, 81,67 et 62,50 %, respectivement, par rapport aux valeurs témoins. En revanche, l'application foliaire de cystéine (0,8 et 1,6 mM) a considérablement augmenté les critères de croissance végétative des plants de lin dans des conditions normales et sous irrigation saline.