Des souches bactériennes modifiées pourraient fertiliser les cultures et réduire la pollution des cours d'eau

Des souches bactériennes modifiées pourraient fertiliser les cultures et réduire la pollution des cours d'eau

American Society for Microbiology*

Les souches modifiées d'Azotobacter vinelandii ont déjà été testées sur des plants de riz – Depositphotos

Washington, D.C. – Des chercheurs de l'Université d'État de Washington ont modifié des souches de la bactérie du sol Azotobacter vinelandii, omniprésente et fixatrice d'azote, pour qu'elles produisent de l'ammoniac et l'excrètent à des concentrations élevées, le transférant aux plantes cultivées à la place des engrais chimiques classiques.

« Nous avons présenté des preuves concluantes que l'ammoniac libéré est transféré aux plantes de riz », a déclaré Florence Mus, Ph.D., professeur assistant de recherche à l'Institut de Chimie Biologique de l'Université d'État de Washington. « Notre approche unique vise à fournir de nouvelles solutions pour relever le défi du remplacement des engrais industriels par des bactéries sur mesure. »

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En d'autres termes, cette approche pourrait atténuer une source majeure de pollution environnementale. La recherche est publiée dans Applied and Environmental Microbiology, une revue de l'American Society for Microbiology.

Les chercheurs ont utilisé des techniques d'édition de gènes pour modifier A. vinlandii afin qu'elle produise de l'ammoniac à un niveau constant, indépendamment des conditions environnementales qui l'entourent, et qu'elle l'excrète à des concentrations suffisamment élevées pour fertiliser efficacement les cultures.

L'utilisation de techniques d'édition de gènes au lieu de l'insertion de transgènes dans le génome d'A. vinlandii a permis d'éviter des exigences réglementaires qui auraient rendu le processus de développement plus lent, plus difficile et plus coûteux.

La motivation scientifique de cette recherche était un intérêt pour une meilleure compréhension de la fixation de l'azote, c'est-à-dire des processus chimiques par lesquels l'azote atmosphérique est assimilé pour produire des composés organiques dans le cadre du cycle de l'azote. « Notre travail permet de mieux comprendre les facteurs qui sous-tendent l'expression des gènes dans un micro-organisme modèle de fixation de l'azote et de définir la biochimie qui entraîne l'excrétion d'ammoniac chez A. vinelandii », a déclaré Mme Mus.

La motivation pratique de cette recherche était de réduire les problèmes majeurs de pollution de l'eau qui surviennent lorsque l'excès d'engrais azoté est rejeté dans les cours d'eau. Cela provoque des proliférations d'algues qui épuisent l'oxygène et tuent les poissons et les autres formes de vie aquatique, créant ainsi des « zones mortes » dans les lacs, les rivières et les étendues d'océan. La zone morte dans le nord du Golfe du Mexique s'étend sur près de 17.000 kilomètres carrés.

À cette fin, les chercheurs conçoivent la bactérie pour qu'elle produise de l'ammoniac à un rythme régulier. Mais ils espèrent pouvoir concevoir différents groupes d'A. vinlandii pour produire de l'ammoniac à des taux différents afin de répondre aux besoins de différentes espèces de plantes cultivées. Ainsi, la totalité de l'ammoniac produit serait utilisée par les plantes, au lieu de se retrouver dans les cours d'eau.

« L'adoption généralisée et réussie de ces biofertilisants pour l'agriculture permettrait de réduire la pollution, de fournir des moyens durables de gérer le cycle de l'azote dans le sol, de réduire les coûts de production et d'augmenter les marges bénéficiaires des agriculteurs, et d'améliorer la production alimentaire durable en améliorant la fertilité des sols », a déclaré Mme Mus.

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* Source : Engineered Bacterial Strains Could Fertilize Crops, Reduce Waterways Pollution | ASM.org