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INTERACTIONS OF ROOT PHENOTYPES AND ROOT MICROBIOME IN MAIZE UNDER NITROGEN LIMITING CONDITIONS

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Les microbiomes racinaires, la clé de l’agriculture durable

L’interaction entre les types de racines et les communautés microbiennes du sol peut avoir une incidence sur la survie et la croissance des plantes. La compréhension de cette interaction permettrait de mettre en place une agriculture plus durable et plus efficace.

Alimentation et Ressources naturelles

Les racines, qui absorbent les nutriments et l’eau contenus dans le sol, sont essentielles à la croissance et à la survie d’une plante. Par conséquent, le rôle du microbiome racinaire — qui se compose, entre autres, des virus, bactéries et champignons du sol qui interagissent spécialement avec la racine — a été comparé à celui du microbiome intestinal des animaux. «Les microbes du sol constituent une ressource puissante pour l’agriculture», déclare Tania Galindo, titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie dans le cadre du projet ROOTPHENOBIOME et rattachée à l’ETH-Zurich, en Suisse. «En savoir davantage sur leur biologie pourrait nous permettre de les utiliser pour améliorer la nutrition, la santé et la résilience à la sécheresse des plantes.» Parallèlement, la structure et l’anatomie de certains types de racines pourraient avoir une influence sur le développement d’un microbiome. La sélection des traits racinaires des plantes est devenue un domaine de recherche important, qui suscite de plus en plus l’intérêt de l’industrie. «J’ai constaté que ces deux domaines étaient complémentaires alors que je menais mes travaux de doctorat aux États-Unis», explique Tania Galindo. «Mon hypothèse est que les synergies entre les traits racinaires et les microbes pourraient être exploitées pour relever certains défis de l’agriculture moderne. Ce domaine renferme, selon moi, un potentiel énorme, et je voulais contribuer à améliorer la compréhension de cette synergie.»

Comprendre les microbiomes racinaires

L’objectif cardinal de ROOTPHENOBIOME, qui a été entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, était d’identifier ces liens entre les traits racinaires et la composition et le fonctionnement de la communauté microbienne. Tania Galindo voulait également découvrir la manière dont la structure des racines et le microbiome pouvaient interagir en présence de faibles niveaux d’azote. Cette démarche pourrait aboutir à l’identification et à la sélection de cultures plus résistantes. Pour ce faire, Tania Galindo et son équipe ont planté du maïs dans des mésocosmes, en utilisant différentes compositions de sol et différents niveaux d’azote. Cette approche a permis à Galindo et à son équipe d’analyser et de décrire en détail le microbiome racinaire. Des lignées de maïs présentant des architectures et des anatomies racinaires différentes ont ensuite été cultivées dans des conditions de faibles concentrations en azote. «Nous voulions identifier les liens entre le microbiome racinaire et la réponse de la plante à une fertilisation azotée faible ou élevée», ajoute Tania Galindo.

Une sélection avancée de plantes

L’équipe du projet a établi des liens importants entre les bactéries et les traits architecturaux des racines dans des conditions de faibles concentrations en azote. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à la sélection de microbiomes qui confèrent une meilleure tolérance aux sols pauvres en azote, ou qui peuvent être utilisés en combinaison avec des types de racines particuliers en vue d’améliorer l’absorption d’azote. «Les sélectionneurs de plantes à la recherche de marqueurs génétiques végétaux liés au recrutement de microbiomes pourraient tirer parti de nos résultats», fait remarquer Tania Galindo. «Notre système expérimental pourrait être facilement mis en œuvre dans n’importe quel laboratoire, n’importe où dans le monde, afin d’étudier leurs propres plantes. Nous espérons être une source d’inspiration pour d’autres recherches sur les interactions entre l’architecture et l’anatomie racinaires.» Des expériences visant à concevoir des microbiomes racinaires, menées sur des plantes présentant des phénotypes architecturaux et anatomiques racinaires spécifiques, seront probablement réalisées dans les années à venir. D’ici là, Tania Galindo et son équipe visent à mieux sensibiliser les agriculteurs, les industries agricoles, les décideurs politiques et le grand public à l’importance des racines et des microbes. «Il s’agit de ressources précieuses pour développer de meilleures plantes qui recrutent les meilleures communautés microbiennes pour une agriculture durable», poursuit-elle. «J’espère qu’à terme nos résultats favoriseront la conception d’inoculants microbiens destinés à des semences présentant des phénotypes racinaires spécifiques. Cela contribuera au recrutement de communautés microbiennes synergiques dans les champs agricoles, dotées de capacités accrues en matière de capture des ressources du sol.»

Mots‑clés

ROOTPHENOBIOME, sol, microbien, agriculture, racine, microbiomes, durable

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