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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

Fabriquer de nouveaux réseaux de signalisation pour produire des cultures nécessitant moins d'engrais

1 Septembre 2019 , Rédigé par Seppi Publié dans #Article scientifique, #amélioration des plantes

Fabriquer de nouveaux réseaux de signalisation pour produire des cultures nécessitant moins d'engrais

 

Université d'Oxford*

 

 

Crédit : CC0 Public Domain

 

 

Une collaboration de recherche interdisciplinaire entre les universités d'Oxford et de Cambridge a permis de mettre au point une nouvelle voie de signalisation synthétique entre microbes et plantes pouvant servir de base au transfert de la fixation de l'azote aux céréales.

 

Publiée aujourd'hui dans Nature Communications, l'équipe de phytologues, de microbiologistes et de chimistes a utilisé des techniques de biologie synthétique pour concevoir puis mettre en place un dialogue moléculaire entre les plantes et les bactéries entourant leurs racines dans une zone appelée rhizosphère. Ce système de signalisation synthétique pourrait constituer une étape cruciale dans l’ingénierie de la symbiose fixatrice d’azote dans les cultures autres que les légumineuses comme le blé et le maïs.

 

L'amélioration du microbiote racinaire offre un potentiel énorme d'amélioration des rendements des cultures dans les sols pauvres en éléments nutritifs et de réduction de l'utilisation d'engrais chimiques.

 

Le Dr Barney Geddes, du Département des sciences végétales d’Oxford et l'un des chercheurs principaux, a déclaré : « Les plantes influencent le microbiote de leur rhizosphère en envoyant des signaux chimiques qui attirent ou suppriment des microbes spécifiques. Des plantes céréalières conçues pour produire un signal permettant de communiquer avec les bactéries présentes sur leurs racines et de les contrôler pourraient éventuellement tirer parti des services de ces bactéries qui favorisent la croissance, y compris la fixation de l'azote.

 

« Pour ce faire, nous avons sélectionné un groupe de composés normalement produits par les bactéries présentes dans les nodules des légumineuses, les rhizopines. Nous avons d'abord dû découvrir la voie de biosynthèse naturelle de la production de rhizopine, puis concevoir une voie de synthèse plus facilement transférée aux plantes. Nous avons pu transférer la voie de signalisation synthétique à un certain nombre de plantes, y compris des céréales, et de mettre au point une réaction des bactéries de la rhizosphère à la rhizopine. »

 

Autre auteur principal associé, la Dre Amélie Joffrin, d'Oxford, a mis au point une nouvelle synthèse stéréosélective de la rhizopine clé. Elle a déclaré : « La chimie de synthèse était essentielle pour fournir des composés permettant d'étudier la biosynthèse de la rhizopine et son transfert des bactéries aux plantes. En particulier, les rhizopines produites ont permis de confirmer quel était l'énantiomère naturellement actif ("la main") d'un composé bioactif clé. »

 

La Dre Ponraj Paramasivan, auteur principal associé du laboratoire Sainsbury de Cambridge, a expliqué comment l'équipe avait transféré les gènes de la synthèse de la rhizopine dans l'orge afin de déterminer s'ils pouvaient réaliser la synthèse de la rhizopine dans les céréales.

 

Elle a déclaré : « Nous avons confirmé que l'orge synthétisait et ensuite exsudait de la rhizopine dans sa rhizosphère. Nous avons ensuite mesuré la signalisation entre les racines de l'orge et les bactéries de la rhizosphère et avons constaté qu'un niveau important de communication se produisait dans la plupart des colonies bactériennes. Ces résultats signifient que nous pouvons potentiellement utiliser cette voie de signalisation trans-règnes pour activer le microbiote des racines afin de fixer l'azote, et une foule d'autres services favorisant la croissance des plantes, tels que la production d'antibiotiques ou d'hormones ou la solubilisation d'éléments nutritifs du sol.

 

« Un avantage clé de cette voie de signalisation synthétique est que seule la plante cultivée spécifique conçue pour produire le signal en bénéficiera. Cela signifie que les mauvaises herbes qui bénéficient actuellement autant que la culture cible de l'application d'engrais chimiques ne profiteront pas de ces associations améliorées plante-microbe car elles ne produisent pas cette nouvelle molécule de signalisation pour communiquer avec les bactéries. »

 

Les travaux futurs dans les laboratoires de Poole, Oldroyd et Conway porteront sur la manière dont les plantes peuvent contrôler les processus clés des bactéries racinaires telles que la fixation de l'azote, la solubilisation du phosphate et la promotion de la croissance des plantes. Cela ouvre le monde du microbiote bactérien et de ses divers métabolismes au contrôle par des plantes et en particulier des céréales. Ce sera probablement un élément clé des tentatives d'ingénierie de la fixation de l'azote dans les céréales.

 

 

Pour en savoir plus : Engineering transkingdom signalling in plants to control gene expression in rhizosphere bacteria (ingénierie de la signalisation transrègnes chez les plantes pour contrôler l'expression des gènes chez les bactéries de la rhizosphère). Nature Communications. DOI: 10.1038 / s41467-019-10882-x

Informations du journal: Nature Communications

 

_____________

 

* Source : https://phys.org/news/2019-07-networks-crops-fertilizer.html

 

 

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max 05/09/2019 10:58

Article de pleinchamp qui parle du phosphore dans l'agriculture bio, mais aussi en générale.

https://www.pleinchamp.com/actualites-generales/actualites/vers-une-faim-de-phosphore-en-agriculture-biologique

Seppi 07/09/2019 14:56

Bonjour,

Merci pour votre commentaire.

Le phosphore semble être le problème le plus important qui se montre à l'horizon. Pour le bio, le problème particulier est qu'il a fait le choix de refuser les engrais phosphorés facilement assimilables. Son approvisionnement (pour compenser les exportations) ne peut provenir que des matières organiques issues de l'agriculture… conventionnelle.

un physicien 01/09/2019 10:15

L'intelligence en action existe encore. Merci

Seppi 03/09/2019 08:20

Bonjour,

Merci pour votre commentaire.

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