Révéler les secrets d’une agriculture et d’une nutrition végétales durables
Conséquence de l’augmentation de la population mondiale, le besoin pressant d’une production alimentaire durable au cours des 30 prochaines années constitue un formidable défi. La croissance des plantes dépend de la disponibilité des nutriments, c’est pourquoi il est essentiel de comprendre les mécanismes de leur adaptation aux carences en nutriments. Les nutriments minéraux tels que l’azote et le fer jouent également un rôle dans la fixation du CO2 atmosphérique, la photosynthèse étant le principal point d’entrée du carbone dans les écosystèmes. Il est donc essentiel de comprendre ces processus biologiques afin d’élaborer de nouvelles stratégies d’amélioration de la résistance et de la productivité des cultures, afin de garantir la sécurité alimentaire et la préservation de l’environnement.
Évaluer les carences en nutriments chez les plantes
Mené avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), le projet ExuNutriStress a accompli des progrès considérables dans la compréhension de la manière dont les arbres réagissent aux carences en nutriments. La recherche a été menée sur des peupliers, qui constituent un excellent modèle pour la recherche sur les arbres forestiers en raison de leur rapide croissance, de leur maturation et de leur large distribution géographique. L’accent mis par le projet sur les carences en azote et en fer est dicté par le rôle essentiel que jouent ces éléments au sein de nombreux processus et molécules végétaux, notamment la photosynthèse et les voies de biosynthèse. L’agriculture contribue à 60 % de l’augmentation estimée de la pollution azotée, comprendre la manière dont les peupliers mobilisent l’azote du sol pourrait fournir des solutions pour réduire l’apport d’azote. Les exsudats racinaires sont des composés organiques libérés par les plantes dans le sol. Ils augmentent la biodisponibilité des nutriments et améliorent la croissance des plantes en modifiant les propriétés physiques et chimiques de la rhizosphère et de son microbiote. Les exsudats racinaires sont étroitement impliqués dans les cycles biogéochimiques des nutriments. Il est donc important de comprendre la manière dont les carences en nutriments affectent les exsudats racinaires. Les exsudats jouent également un rôle crucial dans le piégeage du carbone dans les sols, qui pourrait être affecté par l’état nutritionnel des plantes. «ExuNutriStress a le potentiel d’améliorer l’agriculture durable en proposant des alternatives aux engrais synthétiques», souligne Sébastien Thomine, chercheur principal.
De quelle manière les carences en nutriments affectent-elles le métabolisme des plantes?
Les chercheurs ont mené une série d’expériences hydroponiques dans des conditions contrôlées. Ces expériences ont évalué les effets des carences en azote et en fer, à la fois individuellement et combinées, sur les exsudats racinaires des peupliers. Les chercheurs ont surveillé des paramètres tels que les niveaux de chlorophylle et le pH et ont analysé les micro et macronutriments dans différentes parties des plantes. Les résultats du projet révèlent que les racines des peupliers accumulent des métabolites spécifiques en cas de stress nutritif, notamment des flavonoïdes. En cas de carence en azote, le déséquilibre du métabolisme de l’azote et du carbone affecte la production de flavonoïdes, tandis que la carence en fer a un impact sur les voies des acides gras et des acides aminés. «Ces informations sont essentielles à la compréhension des réponses des plantes au stress nutritif», souligne María Teresa Cieschi, chargée de recherche au MSCA.
Impact sociétal et environnemental
Le projet ExuNutriStress constitue une avancée considérable dans la compréhension de la physiologie des plantes soumises à un stress nutritif. Ses résultats contribuent non seulement à la communauté scientifique, mais ont également des implications considérables pour l’agriculture durable. Les connaissances acquises sur le rôle des exsudats racinaires dans la nutrition des plantes ont le potentiel d’ouvrir la voie à des pratiques agricoles plus efficaces et plus respectueuses de l’environnement, notamment sous la forme d’engrais durables. Le projet a largement diffusé ses résultats sur son site web, sur les réseaux sociaux et lors de la nuit des chercheurs à Paris, renforçant ainsi sa portée et son impact. À mesure que le projet se poursuit, les recherches en cours devraient révéler d’autres informations révolutionnaires sur la gestion des nutriments des plantes et l’équilibre écologique.
Mots‑clés
ExuNutriStress, fer, azote, exsudats racinaires, peupliers, agriculture durable, nutrition des plantes, photosynthèse, pollution, minéraux
