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Des métaux essentiels pour améliorer la production d'azote

Les légumes secs comme les haricots servent d'aliments pour l'homme et les animaux et améliorer la teneur en azote des sols agricoles. Des chercheurs ont étudié la manière d'améliorer la productivité d'azote et de réduire le besoin en engrais azotés.
Des métaux essentiels pour améliorer la production d'azote
La fixation de l'azote se déroule lorsque les plantes convertissent l'azote atmosphérique en une forme inorganique qui peut être utilisée pour construire les éléments de base des plantes, comme l'ADN et les acides aminés. Les légumes secs (ou légumineuses) comme les haricots et les petits pois fixent l'azote à l'aide de bactéries présentes dans un nodule spécial du système racinaire de la plante. Ces bactéries symbiotes convertissent l'azote atmosphérique en ammoniac en utilisant des enzymes spécialisées qui requièrent des éléments métalliques pour fonctionner.

Puisqu'elles contribuent à fixer l'azote, les légumineuses sont utilisées dans les cycles de rotation de culture pour enrichir le sol d'azote et ainsi réduire l'utilisation d'engrais. Le processus dépend de la présence de métaux précieux dans les sols, aussi toute carence en métaux a un impact important sur les rendements agricoles.

Pour le projet MENOMED (Metal homeostasis in nodulated Medicago truncatula), les chercheurs ont utilisé un modèle de légumineuse pour étudier comment les plantes régulent les métaux pour s'assurer que les nodules fixent l'azote même en l'absence de ces métaux.

Pour déterminer si les plantes redistribuent les métaux des autres parties de la plante, les chercheurs ont déterminé la voie que suivent les métaux du sol au nodule. Ils ont découvert que le fer, l'un des métaux nécessaires aux enzymes fixatrices d'azote, est émis par les plantes dans une zone riche en bactéries du nodule.

Ils ont également découvert de nombreuses protéines de transport qui apportent les métaux à cette zone du nodule, que l'on appelle la zone d'infection. Cette étape permet que les métaux soient disponibles en même temps et au même endroit de fabrication des protéines responsables de la fixation de l'azote.

Comprendre comment ce phénomène est régulé dans le nodule et quels étaient les éléments impliqués permettrait d'améliorer la productivité en renforçant l'assimilation de l'azote. Cela pourra ainsi réduire les applications d'engrais azotés, qui chaque année coûtent des milliards d'euros et contribuent à 15 % des émissions de gaz à effet de serre.

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Mots-clés

Métaux, azote, légumes secs, terre, nitrate, fixation de l'oxygène, bactéries symbiotes, protéines de transport