Cinq façons dont les plantes CRISPR peuvent lutter contre le changement climatique

Cinq façons dont les plantes CRISPR peuvent lutter contre le changement climatique

Jenna Gallegos*

Les plantes occupent une place unique en matière de changement climatique. D'une part, elles peuvent aider à prévenir le changement climatique en captant le carbone. De l'autre, la culture des plantes – mieux connue sous le nom d'agriculture – a une empreinte carbone importante. Le changement climatique va aussi déplacer radicalement les lieux où nous pouvons et devons produire des aliments. Heureusement, un outil précis d’édition des gènes appelé CRISPR a le potentiel de réduire les émissions climatiques de l’agriculture et de préparer les cultures au changement climatique.

Voici cinq façons dont CRISPR peut être utilisé pour concevoir des cultures plus résistantes qui fixent plus de carbone et aident à réduire les émissions de gaz à effet de serre liées à l'agriculture.

1.  Concevoir des cultures plus robustes pour persister dans des environnements défavorables

Le changement climatique modifiera le paysage de ce que nous considérons maintenant comme des terres arables. Certaines régions qui avaient auparavant des saisons de croissance courtes deviendront probablement plus aptes à l'agriculture. Mais d'autres régions où les plantes sont maintenant cultivées avec succès deviendront trop chaudes, trop sèches ou trop salées.

Ces changements impliquent deux options principales pour se nourrir. Nous pouvons convertir davantage de terres non cultivées en terres agricoles grâce à la déforestation ou au drainage des zones humides, aggravant le problème. Ou nous pouvons choisir une meilleure option et concevoir des plantes capables de supporter des conditions plus difficiles.

Les scientifiques montrent déjà comment CRISPR peut produire des plantes tolérantes à la chaleur, tolérantes à la sécheresse et tolérantes au sel.

2.  Ingénierie de la fixation de l'azote pour mettre fin à la dépendance aux engrais ajoutés

Notre dépendance à l'égard des engrais ajoutés peut exacerber les effets du changement climatique de deux manières. Premièrement, le procédé Haber-Bosch, qui est utilisé pour produire des engrais azotés de synthèse, repose sur des combustibles fossiles. À l'inverse, la lixiviation de l'azote en excès pollue les cours d'eau et menace davantage les espèces aquatiques déjà menacées par l'évolution des conditions climatiques.

Plusieurs efforts sont en cours pour concevoir des plantes pour une meilleure acquisition des nutriments à l'aide de CRISPR. La plupart de ces projets reposent sur le fait que certaines cultures ne nécessitent pas d'azote ajouté. Ces légumineuses – comme les pois, les haricots, la luzerne et le trèfle – obtiennent leur azote en s'associant à des bactéries fixatrices d'azote. Les bactéries prennent l'azote de sources inaccessibles aux plantes et le convertissent en formes que les plantes peuvent utiliser. Il existe de nombreux groupes de recherche qui travaillent sur des plantes qui ne forment pas actuellement ces associations bactériennes pour leur permettre de s'associer avec leurs voisins bactériens.

Une autre approche consiste à concevoir des microbes du sol moins sélectifs de leurs hôtes végétaux. Pivot Bio est une entreprise créée dans le but spécifique de produire des microbes du sol pour mettre fin à notre dépendance aux engrais de synthèse, et elle utilise CRISPR pour le faire.

3.  Concevoir des produits robustes pour éviter le gaspillage alimentaire, afin que les terres cultivées soient mieux utilisées

Si la disparition des terres cultivées n’est pas un problème assez important, considérez que nous jetons près de la moitié de tous les aliments produits sur ces terres qui rétrécissent. Le gaspillage alimentaire se produit à plusieurs étapes : à la ferme, lorsque les maladies affectent les cultures ; dans la distribution, lorsque les produits sont endommagés pendant le transport ou le stockage ; et à la maison ou dans les cuisines des restaurants.

Les scientifiques utilisent CRISPR pour concevoir des aliments qui ont une plus longue durée de conservation et des plantes qui se défendent mieux contre les agents pathogènes de sorte que plus de nourriture parvienne de la ferme à l'assiette.

4.  Ingénierie des plantes pour prévenir les émissions de méthane et fixer plus de carbone

La production alimentaire peut être sa propre source principale de gaz à effet de serre. Une grande partie du monde dépend du riz comme source de nourriture de base et les rizières produisent une quantité substantielle de méthane. De plus, les ruminants comme les vaches produisent du méthane lorsqu'ils digèrent les fourrages grossiers.

Les scientifiques utilisent CRISPR pour concevoir du riz qui produit moins de méthane et des aliments pour le bétail plus faciles à digérer. Ils travaillent également pour que les cultures fixent directement plus de carbone.

5.  Révolutionner la recherche fondamentale sur les plantes avec CRISPR

Bien qu'il existe de nombreux problèmes que CRISPR ne peut pas encore résoudre directement, il peut aider les scientifiques effectuant des recherches fondamentales à découvrir davantage de solutions potentielles. Par exemple, les scientifiques utilisent CRISPR pour créer de grandes bibliothèques de plantes avec différentes mutations. De cette façon, ils peuvent filtrer les plantes pour des traits utiles que nous ne connaissons pas encore. CRISPR peut également aider les scientifiques à rapprocher les caractères utiles dans le génome, de sorte que lorsque les sélectionneurs croisent les plantes, les meilleurs caractères seront plus susceptibles de se ytouver tous dans la même descendance.

Ceci n'est qu'un échantillon des nombreuses façons dont les phytotechniciens utilisent CRISPR pour relever les défis liés au changement climatique. Les innovations dans la fabrication industrielle ont contribué à nous mettre dans ce dilemme climatique. Désormais, les innovations en biologie, comme CRISPR, peuvent nous aider à y faire face en mettant les plantes en première ligne.

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* Source : https://allianceforscience.cornell.edu/blog/2019/12/five-ways-crispr-plants-can-combat-climate-change/