Emily C. Dooley | Eduardo Blumwald
Des chercheurs du département des sciences végétales de l’université de Californie à Davis (USA) ont découvert un moyen de réduire la quantité d’engrais azotés nécessaires à la culture de céréales telles que le riz. Avec cette découverte les agriculteurs américains pourraient économiser des milliards de dollars chaque année en frais d’engrais, tout en étant bénéfique pour l’environnement.
Ces recherches ont été menées dans le laboratoire d’Eduardo Blumwald, éminent professeur en sciences végétales, qui a découvert un nouveau moyen pour les céréales de capter l’azote dont elles ont besoin pour pousser.
La découverte pourrait également contribuer à la protection de l’environnement en réduisant la pollution par l’azote, qui peut entraîner la contamination des ressources en eau, l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre et des problèmes de santé humaine. L’étude a été publiée dans la revue Plant Biotechnology.
L’azote est essentiel à la croissance des plantes, et les exploitations agricoles dépendent des engrais chimiques pour augmenter leur productivité. Mais une grande partie de ce qui est appliqué est perdue, s’infiltrant dans les sols et les eaux souterraines. Les recherches pourraient créer une alternative durable.
« Les engrais azotés sont très, très coûteux », a déclaré E. Blumwald. « Tout ce qui peut être fait pour éliminer ce coût est important. Le problème est d’ordre financier d’une part, mais il y a aussi les effets néfastes de l’azote sur l’environnement. »
Une nouvelle voie vers les engrais naturels
Les recherches de E. Blumwald se concentrent sur l’augmentation de la conversion de l’azote gazeux présent dans l’air en ammonium par les bactéries du sol, un processus connu sous le nom de fixation de l’azote.
Les légumineuses telles que les arachides et le soja ont des nodules racinaires qui peuvent utiliser des bactéries fixatrices d’azote pour fournir de l’ammonium aux plantes. Les céréales telles que le riz et le blé n’ont pas cette capacité et doivent donc absorber l’azote inorganique, comme l’ammoniac et le nitrate, provenant des engrais présents dans le sol.
« Si une plante peut produire des substances chimiques qui permettent aux bactéries du sol de fixer l’azote atmosphérique, nous pourrions modifier les plantes afin qu’elles produisent davantage de ces substances », explique E. Blumwald. « Ces substances chimiques induiront la fixation de l’azote par les bactéries du sol, et les plantes utiliseront l’ammonium ainsi formé, ce qui réduira la quantité d’engrais utilisée. »
L’équipe de scientifiques a utilisé le criblage chimique et la génomique pour identifier les composés présents dans les plants de riz qui renforçaient l’activité de fixation de l’azote des bactéries.
Elle a ensuite identifié les voies de production de ces substances chimiques et a utilisé la technologie d’édition génétique pour augmenter la production de composés stimulant la formation de biofilms. Ces biofilms contiennent des bactéries qui améliorent la conversion de l’azote. En conséquence, l’activité de fixation de l’azote par les bactéries a augmenté, tout comme la quantité d’ammonium dans le sol pour les plantes.
« Les plantes sont d’incroyables usines chimiques », a-t-il conclu. « Cela pourrait permettre de mettre en place une pratique agricole alternative durable qui réduirait l’utilisation excessive d’engrais azotés. »
Cette voie métabolique pourrait également être utilisée par d’autres plantes. Une demande de brevet sur cette technique a été déposée par l’université de Californie et est en cours d’examen.
Dawei Yan, Hiromi Tajima, Howard-Yana Shapiro, Reedmond Fong et Javier Ottaviani de l’université de Californie à Davis ont contribué à cet article de recherche, tout comme Lauren Cline de Bayer Crop Science. M. Ottaviani est également chercheur associé chez Mars Edge.
Article : « Genetic modification of flavone biosynthesis in rice enhances biofilm formation of soil diazotrophic bacteria and biological nitrogen fixation » – DOI : https://doi.org/10.1111/pbi.13894
Source : UC Davis
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