Ce mécanisme interne indépendant, régulé par la perception de la lumière et capable de coordonner les activités du corps en fonction du temps, est appelé horloge biologique, ou cycle circadien, et est présent chez la plupart des êtres vivants. Nous, les humains, par exemple, lorsque nous voyons moins de lumière et devenons somnolents, c’est une commande dans notre horloge interne qu’il est temps de dormir, nous arpentant en synchronisation avec la rotation de la Terre. Chez les plantes, ce rythme coordonne la photosynthèse, par exemple, au point d’anticiper les événements ; ils prédisent l’aube et se préparent à ce processus qui utilise l’énergie lumineuse pour produire des sucres indispensables à leur survie.
L’horloge biologique est essentielle pour les plantes et, bien qu’on ne sache pas exactement comment elle fonctionne, la périodicité du mécanisme est liée à l’expression génique des protéines, responsables de la stimulation des gènes diurnes ou nocturnes du métabolisme végétal. Parmi les gènes circadiens se trouve le LHY, qui est transcrit à l’aube et diminue au crépuscule, période durant laquelle TOC1 s’exprime, ce qui reprend le cycle. Des études avec le Arabidopsis thaliana, plante de la famille du chou et de la moutarde, montrent que ce réseau complexe de gènes oscillants peut influencer la façon dont la plante fixe le carbone et utilise l’eau, altérant ainsi sa productivité.
« Nous avons fait une revue de la littérature pour voir comment nous pourrions utiliser les connaissances sur les horloges biologiques en agriculture. Nous avons rassemblé des preuves qu’en considérant les rythmes des plantes, nous pouvons augmenter la productivité, la durabilité ou la valeur ajoutée de notre production agricole », déclare Carlos Hotta dans une interview avec Journal de l’USP en ce qui concerne la révision Publié dans Journal de botanique expérimentale.
Avec la canne à sucre, des expériences ont montré que plus de 30 % des gènes transcrits sont régulés par le cycle circadien. Cela a motivé les chercheurs à analyser génétiquement l’horloge biologique de la canne à sucre, également en raison de sa grande importance agronomique.
Les plantes d’un groupe de neuf mois et d’un groupe plus jeune de quatre mois ont été récoltées et analysées toutes les deux heures pendant 26 heures. Parmi les résultats, les données mises en évidence ont montré un retard dans le pic d’expression du gène LHY et, par conséquent, dans la production de métabolites chez les plantes plus âgées par rapport aux plus jeunes. L’hypothèse était que l’auto-ombrage des plantes de neuf mois provoquait un retard dans la détection de la lumière de l’aube.
En analysant l’expression des gènes des cannes à sucre situées dans la partie orientale de la culture à l’Université fédérale de São Carlos (UFSCar) – Campus Araras, qui reçoit la lumière du soleil avant la partie ouest, a également analysé, un retard dans l’expression de LHY de les plantes de l’ouest par rapport à celles de l’est.
