Des biologistes végétaux font la lumière sur un mystère miteux vieux de 144 ans

En avril 2021, quatre phytologues de la Michigan State University se sont réunis dans une zone inconnue du campus pour déterrer une bouteille contenant des graines enterrées il y a plus de 144 ans par le botaniste de la MSU, William J. Beal.

Avance rapide jusqu’en 2023, plus de deux ans après que les graines ont été extraites de leur emplacement secret, des tests de génétique moléculaire ont confirmé qu’une plante hybride avait été accidentellement incluse parmi les graines de la bouteille – une découverte qui aurait surpris et étonné Beal puisque l’ADN était inconnu. à l’époque.

Remontons à 1879

Pendant son séjour sur le campus, Beal souhaitait aider les agriculteurs à augmenter leur production agricole en éliminant les mauvaises herbes de leurs fermes. Il était donc déterminé à découvrir combien de temps les graines de ces plantes indésirables pouvaient rester viables dans le sol.

Il a rempli 20 bouteilles en verre de sable et 50 graines de 23 espèces de mauvaises herbes. Beal a enterré les bouteilles avec le goulot incliné vers le bas pour que l’eau ne s’accumule pas, reproduisant du mieux qu’il pouvait les conditions naturelles des graines et du sol. C’est ainsi qu’a commencé l’expérience Beal Seed.

À l’origine, Beal creusait tous les cinq ans pour tester les graines, qui poussaient à chaque fois qu’elles étaient excavées. Cependant, en 1920, il fut décidé de porter l’intervalle à 10 ans afin de prolonger l’étude. Puis, en 1980, l’intervalle a été étendu à 20 ans. Avec quatre bouteilles encore enterrées, l’expérience se poursuivra jusqu’en 2100.

En 2021, l’équipe actuelle de chercheurs de Beal a fouillé la 14e bouteille de graines enterrée sur le campus pour voir s’ils pouvaient enfin répondre à la question : combien de temps les graines peuvent-elles rester viables pour pousser ?

“La plus grande surprise pour moi est que les graines ont germé à nouveau”, a déclaré Frank Telewski, professeur émérite, biologiste végétal et chef d’équipe Beal. “C’est incroyable que quelque chose d’aussi vieux puisse encore grandir.”

Résultats ADN attendus « ex-graine »

Depuis avril 2021, les membres de l’équipe de l’expérimentation Beal, dont Telewski ; Lars Brudvig, professeur de biologie végétale ; Grace Fleming, professeur adjoint de biologie végétale ; et David Lowry, professeur agrégé de biologie végétale, ont séquencé l’ADN génomique pour confirmer l’identité des espèces végétales pour la première fois dans l’histoire de l’expérience. Les travaux de l’équipe Beal ont été publiés dans le Journal américain de botanique.

L’équipe a toujours pensé qu’un hybride était d’une manière ou d’une autre mélangé aux graines d’origine, mais n’a jamais eu les outils pour le confirmer, jusqu’à présent.

“Les travaux de génétique moléculaire ont confirmé les phénotypes que nous avons observés, à savoir que les plantes étaient du Verbascum blattaria, ou molène papillon, et un hybride de Verbascum blattaria et de Verbascum thapsus, ou molène commune”, a déclaré Fleming. “Beal a déclaré qu’il n’avait inclus que des graines de Verbascum thapsus, donc une confusion a dû se produire pendant la préparation des bouteilles.

Alors que la plupart des espèces de l’expérience Beal ont perdu toute viabilité des graines au cours des 60 premières années, la persistance des graines de Verbascum fournit des informations inestimables sur la viabilité des graines dans des conditions naturelles du sol, a déclaré Brudvig.

“Au cours des 140 années écoulées depuis le début de l’expérience, la question de la longévité des banques de semences a acquis une nouvelle importance, notamment pour la conservation des espèces rares et la restauration des écosystèmes ; par exemple, les plantations de prairies sur d’anciennes terres agricoles”, a déclaré Brudvig. “Nos résultats aident à déterminer quelles espèces de plantes, comme Verbascum, pourraient constituer des mauvaises herbes problématiques pour un projet de restauration comme celui-ci, et quelles autres espèces pourraient ne pas l’être, en fonction de la durée pendant laquelle un champ a été cultivé avant d’être restauré.”

La question de Beal demeure

Beal espérait aider les agriculteurs à éliminer les mauvaises herbes en déterminant combien de temps les graines resteraient viables. Après 144 ans, cette question reste sans réponse.

“L’expérience Beal prendra fin lorsque nous serons à court de bouteilles”, a déclaré Lowry. “Si les graines germent à nouveau lors de notre prochaine fouille, nous devrons peut-être envisager de prolonger le délai entre les extractions de bouteilles à tous les 30 ans. Il est encore un peu tôt pour l’inscrire sur mon calendrier, mais j’ai hâte de voir si nous pouvons nous réveiller.” plus de graines en 2040. »