Perspectives pour la sélection végétale : des micro-organismes pour armer les plants de blé contre le stress climatique
Dans le cadre du projet commun VolCorn, financé par l'Association Leibniz et dirigé par le Centre Leibniz de recherche sur les paysages agricoles (ZALF), une équipe de chercheurs a acquis des connaissances fondamentales sur la manière dont les plants de blé réagissent aux facteurs de stress tels que la sécheresse, les inondations ou les parasites, en interaction avec les micro-organismes présents dans la plante et dans le sol. Ces résultats sont importants pour la sélection de variétés plus résistantes et pour la compréhension générale des interactions entre les plantes et les microbes.
En Europe, l'agriculture est de plus en plus affectée par des conditions météorologiques extrêmes qui entraînent des pertes de récoltes. En 2018, les dommages causés en Allemagne seulement se sont élevés à environ 770 millions d'euros. Rendre les plantes de blé plus résilientes à ces stress pourrait contribuer de manière significative à la sauvegarde de la production alimentaire mondiale.
Dans le cadre du projet VolCorn, des scientifiques de quatre instituts de recherche non universitaires ont étudié, sous des angles très différents, la manière dont les plants de blé et les micro-organismes tels que les champignons et les bactéries qui les colonisent réagissent aux facteurs de stress causés par des conditions météorologiques extrêmes telles que la sécheresse, les inondations ou les ravageurs. L'hypothèse sous-jacente est que le microbiote, la communauté de micro-organismes à l'intérieur et autour de la plante, est aussi important pour la plante que les micro-organismes le sont pour le système immunitaire humain. Une meilleure compréhension de ces interactions est donc essentielle pour mieux préparer les plantes à ces situations de stress.
Les composés organiques volatils (COV), produits par la plante et utilisés pour "communiquer" avec le microbiote, jouent un rôle clé dans la défense de la plante contre ces facteurs de stress. Les chercheurs ont utilisé des approches modernes pour élucider ces relations complexes. Ils ont utilisé des méthodes de biologie des systèmes pour étudier les changements dans le métabolisme des plantes et, en même temps, les changements dans le microbiote.
Les micro-organismes peuvent aider à lutter contre le stress climatique
Les recherches montrent que les inondations et les sécheresses ne réduisent pas seulement la croissance et le rendement du blé, mais qu'elles modifient également le microbiote dans les racines et les feuilles. En particulier, davantage de microbes pathogènes colonisent les premiers stades de croissance. Par conséquent, les plantes stressées deviennent plus sensibles aux maladies.
Toutefois, à la surprise des chercheurs, des bactéries bénéfiques s'accumulent également dans la zone des racines pendant l'inondation, ce qui favorise l'absorption des nutriments et des vitamines par la plante. Dans le même temps, la plante elle-même modifie massivement son métabolisme. Les chercheurs ont pu montrer que l'acide aminé alanine joue un rôle central dans le maintien de l'approvisionnement en azote et du métabolisme des plantes stressées. "On peut supposer que le microbiote modifié met à disposition davantage de vitamines pour soutenir le métabolisme affaibli du blé dans la zone racinaire", explique Steffen Kolb, coordinateur du projet au ZALF.
Les infestations de ravageurs affectent la formation de COV par la plante de blé, qui réagit à cette forme de stress par une réponse de défense. Le projet a également permis de développer un nouvel outil pour l'analyse des données de mélanges complexes de différents COV à l'aide de la spectrométrie de masse, ce qui accélérera les études de suivi.
De nouvelles perspectives pour les sélectionneurs et les agriculteurs
"Nous espérons qu'à l'avenir, nous serons en mesure d'enrichir sélectivement les microbes et leurs propriétés de soutien aux plantes afin de rendre les plants de blé plus résistants au changement climatique, notamment au stress des inondations", explique M. Kolb. Dans le domaine de la sélection végétale, par exemple, des travaux sont déjà en cours sur des programmes qui encouragent la colonisation des plantes par des micro-organismes de soutien provenant du sol environnant. Un autre exemple est le transfert de micro-organismes réduisant le stress dans les plants de blé.
"Les connaissances acquises grâce à la réponse multiforme de la plante de blé et de son microbiote sont d'une grande importance pour la sélection de variétés de blé résistantes au climat et ouvriront de nouvelles voies pour la gestion systématique des micro-organismes dans la production agricole. Cependant, des recherches expérimentales supplémentaires sont nécessaires en raison de la complexité des relations impliquées", a déclaré le coordinateur du projet.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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