Plantes dans l’espace |  Collège d’agriculture et des sciences de la vie

Plantes dans l’espace | Collège d’agriculture et des sciences de la vie

Espace. Vous avez peut-être entendu dire que c’est la dernière frontière, mais pour les phytotechniciens de l’État de Caroline du Nord, c’est la prochaine frontière. En juin dernier, des expériences de biologie végétale préparées par la professeure de l’État de Caroline du Nord, Marcela Rojas-Pierce, ont été lancées dans l’espace à plus de 176 000 milles à l’heure à bord du vaisseau spatial Dragon de SpaceX. Leur destination : la Station Spatiale Internationale où un équipage d’astronautes à bord a effectué des protocoles élaborés par ces chercheurs. Cette importante recherche sur les plantes nous aidera à mieux comprendre comment les plantes poussent dans l’espace et ici sur Terre.

Dans l’épisode d’aujourd’hui de Farms, Food and You, nous discutons avec la professeure Marcela Rojas-Pierce et en apprenons davantage sur cette expérience hors du commun et sur ce que cela signifie pour l’avenir des pratiques agricoles chez nous et au-delà de notre atmosphère.

Les racines de cette expérience sont venues lorsque la NASA a envoyé un avis demandant des expériences de recherche pour la Station spatiale internationale. Rojas-Pierce a répondu à l’appel.

Marcela :

Cela vient donc d’une expérience ou d’un projet que nous avions développé en laboratoire avant d’étudier comment les plantes réagissent à la gravité. Et dans le cadre de cette étude, nous avons caractérisé une plante qui a une réponse anormale à la gravité. Alors même sur terre, euh, ça germe et ça ne grandit pas, tu sais, il y avait, euh, tu sais, contre la gravité, ça pousse juste un peu partout. Euh, et cela nous a donné l’occasion de comprendre comment le phénotype de ces plantes, c’est-à-dire la façon dont cette plante était anormale, pouvait affecter sa croissance dans l’espace. Et c’était donc une excellente occasion de développer une nouvelle question où nous demanderions, euh, comment la microgravité affecte-t-elle ces mutants particuliers, et comment elle affecterait un composant cellulaire spécifique dans les cellules végétales. Et donc, euh, il y a eu un appel de la NASA pour que des expériences fassent fonctionner l’ISS et, et nous avons soumis une demande et, et a été financé. Alors c’est comme ça que nous, c’est comme ça que nous avons commencé.

HÉBERGER:

Rojas-Pierce a envoyé deux génotypes d’Arabidopsis à l’ISS : un de type sauvage et un muté. La question proposée : Comment la microgravité affecte-t-elle les vacuoles, la plus grande structure interne de la cellule végétale qui contribue à la croissance des plantes.

MARCELA

L’expérience elle-même testait si la microgravité affectait la fusion de certains compartiments à l’intérieur de la cellule. Donc, si vous regardez une cellule végétale, il y a un grand compartiment appelé vacuole et ces vacuoles doivent fusionner tout le temps au fur et à mesure que les cellules se développent. Et donc nous nous demandions si la microgravité avait un effet, accélérant ou ralentissant le taux de fusion de ces organites.

Ce que nous avons découvert, c’est que c’est compliqué. Nous avons donc examiné au moins deux types de cellules différents dans la racine, et nous avons pu détecter certaines différences dans un type de cellule, mais pas dans l’autre. Et c’était à la fois dans le type sauvage, mais aussi dans les mutants, dans les plantes qui ont des vacuoles anormales en premier lieu. Mais étonnamment, nous avons constaté que dans l’ensemble, il n’y avait pas de défauts majeurs sur la fusion des vacuoles dans son ensemble. Donc, la plupart des cellules avaient un nombre normal de vacuoles indiquant que, même dans les, vous savez, les conditions stressantes de l’ISS, qui incluent la microgravité, les radiations et, et les différences dans la façon dont les gaz se déplacent et tout, même dans ces conditions, ce processus particulier était quelque peu normal. Et donc c’était un peu surprenant, peut-être pas avec le recul, mais il n’y avait pas de différences majeures. Nous avons détecté quelques petites différences, encore une fois, dans certains types de cellules, dans certains types de cellules et chez le mutant, mais dans l’ensemble, vous savez, ces vacuoles fusionnaient de plus en plus. Cela explique en quelque sorte pourquoi les plantes poussent presque normalement en termes de vitesse de croissance dans l’espace, car les vacuoles sont réellement nécessaires à ce processus.

HÉBERGER

Cette expérience unique aidera les recherches de Rojas-Pierce sur les plantes dans son laboratoire et indiquera qu’il est possible de faire pousser des plantes dans l’espace.

MARCELA

Nous voulons pouvoir faire pousser efficacement des plantes dans l’espace, et vous pouvez faire pousser des plantes. Ils ne sont pas normaux à cent pour cent. Ils ont des réponses au stress et d’autres choses. Nous voulions donc savoir comment la vacuole contribuait à cela en termes d’applications sur Terre. Notre programme de recherche, c’est très fondamental, mais au final, il renseigne vraiment sur la façon dont les plantes poussent dans des environnements stressants, comment elles s’adaptent à différentes conditions car la vacuole est très dynamique. Ainsi, l’autre partie des laboratoires concerne les changements dans la morphologie des vacuoles, car les plantes sont exposées à la lumière et à l’obscurité. Et donc toutes ces connaissances peuvent nous aider à éclairer d’autres aspects de la biologie et de la physiologie des plantes, et cetera.

HÉBERGER

La recherche aidera également à informer l’agriculture sur Terre.

MARCELA

Comprendre les aspects fondamentaux de la croissance des plantes finira par nous aider, peut-être à ajuster les plantes et à apporter des changements à la croissance des plantes qui les rendront plus résilientes en général. Euh, parce que encore une fois, le risque de ne pas avoir une bonne récolte, quand, vous savez, la seule récolte que vous avez est celle que vous faites pousser, dans un avion alors, alors c’est, c’est assez grave.

HÉBERGER

L’un des autres enseignements de l’expérience est le protocole d’expérience que Rojas-Pierce a développé pour les astronautes. Ce n’était pas une mince affaire.

MARCELA

Vous devez faire l’expérience trois fois à Kennedy pour vous assurer que chaque étape que vous faites pour mettre en place l’expérience est correcte va fonctionner. Il y avait donc des problèmes de contamination des graines. Il y avait des problèmes d’application de solutions chimiques dans les semis. Il y avait des problèmes quant à la croissance des graines dans un certain laps de temps. Et puis que se passe-t-il avec les plantes une fois l’expérience terminée, nous devons les ramener. Ils doivent donc être en quelque sorte fixés pour que nous puissions analyser les plantes au microscope. Et donc tout devait être testé et retesté. Et nous devions, nous devions démontrer à la NASA que nous étions prêts.

C’est une expérience très coûteuse. Alors ils veulent s’assurer que quand ça ira, ça va réussir. Nous avons donc dû y aller trois fois et exécuter, en gros, exécuter une maquette de l’expérience dans leurs chambres de croissance, mais en utilisant tout le matériel dans toutes les solutions, comme ce sera le cas lorsqu’il ira à l’ISS. Et, et donc la première fois que nous l’avons fait, je veux dire, nous avons eu, et c’est là que vous avez compris tous les problèmes que vous avez dans l’expérience. Donc, le premier tour a été un désastre et la deuxième fois, ça s’est amélioré et nous l’avons utilisé pour améliorer tous les protocoles et les solutions que nous utilisions. Et, vous savez, combien de jours nous ferions pousser nos plantes et, et tout ça. Et donc à la fin de la troisième fois, nous leur avons dit que nous étions prêts. Et puis ils nous ont donné le feu vert.

ANIMATEUR : Une fois le protocole mis au point, ils l’ont remis aux astronautes pour qu’il l’exécute sur l’ISS.

MARCELA :

Et notre expérience est très pratique. Nous avons donc envoyé ce matériel, qui sont ces petites boîtes en métal contenant tout ce matériel. Et tout ce qu’ils avaient à faire était, vous savez, de le sortir de la glacière, de le mettre à température ambiante, puis ils devaient, vous savez, pousser dessus comme une seringue et quelques fois, puis ils étaient fondamentalement fait. Et donc c’est une expérience qui est très efficace en termes de temps d’astronaute, qui est très, très cher et difficile à obtenir.

HÉBERGER

Le protocole est une science qui peut être utilisée sur de futures expériences pour les plantes dans l’espace. Rojas-Pierce est ravi des premiers résultats ainsi que de l’expérience globale.

MARCELA

Il y a beaucoup d’expériences qui ont été envoyées qui utilisent des plantes qui posent toutes sortes de questions, mais l’expérience d’être là et de voir réellement ces avions, vous accélérez et savez que vos plans sont là. . .C’est super, super excitant à coup sûr.

HÉBERGER

Pour en savoir plus sur les recherches de Rojas-Pierce, consultez l’article du magazine CALS “Plants in Space” désormais disponible sur go.ncsu.edu/calsmagazine. Découvrez toutes les autres façons dont les étudiants et les professeurs de CALS s’attaquent à la prochaine frontière.

Merci de nous rejoindre sur Farms, Food and You. Ce podcast est un produit de NC State Extension et du College of Agriculture and Life Sciences de la North Carolina State University. Si vous souhaitez soutenir l’émission, veuillez partager cet épisode sur les réseaux sociaux et laisser un avis sur l’application de podcast de votre choix. On se parle bientôt!

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