Dans la nature, c'est souvent chaque créature pour elle-même, même les plantes. Laissées à elles-mêmes, la plupart des espèces de plantes sauvages ne produisent que suffisamment d’énergie pour s’enraciner et produire des feuilles et des graines. Mais les humains voulaient plus.
Depuis des millénaires, les gens élèvent et peaufinent des plantes, ce qui les rend plus résistantes aux insectes et les aide à cultiver des fruits et des légumes plus gros et plus sucrés. De nouvelles recherches suggèrent que nous pourrions peut-être faire en sorte que les plantes travaillent encore plus durement, améliorant radicalement la production agricole à l'avenir, rapporte Justin Gillis pour le New York Times .
Le professeur de sciences de la culture, Stephen Long, et son équipe de l'Université de l'Illinois, Urbana-Champaign, ont inséré les gènes de trois protéines impliquées dans la photosynthèse dans les plantes de tabac, ce qui leur a permis de produire 14 à 20% de plus que les plantes non modifiées, selon le rapport. l'étude publiée récemment dans la revue Science.
Comment cela marche-t-il?
Lorsque les feuilles des plantes sont exposées au soleil, elles absorbent une partie de l’énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse. Mais le soleil produit plus de lumière que la feuille ne peut en supporter. En fait, les feuilles sont si puissantes qu'elles peuvent blanchir ou craquer si elles ne sont pas traitées. Ainsi, les plantes disposent de mécanismes qui s’allument en plein soleil pour dissiper cette énergie supplémentaire sous forme de chaleur, un processus appelé extinction non photochimique (NPQ).
Le problème est que le NPQ peut mettre une demi-heure à s’éteindre si des nuages ou d’autres ombres bloquent temporairement les rayons du soleil. Au lieu d'augmenter la photosynthèse et le NPQ, l'usine continue à gaspiller beaucoup d'énergie sous forme de chaleur. Au cours d'une journée, Long et son équipe ont calculé que la lenteur du processus NPQ réduisait la productivité des cultures de 7, 5 à 30%.
Pour que les plantes éteignent plus rapidement NPQ, l'équipe a transféré les gènes de trois protéines d'une plante connue sous le nom de thale cresson aux plants de tabac, choisis pour leur facilité de manipulation. Ils ont cultivé les cultures manipulées et ont obtenu des résultats impressionnants. Le rendement d'une souche de tabac a augmenté de 13, 5%, 19% dans une autre et 20% dans une troisième variété de tabac, rapporte Gillis.
Les chercheurs estiment que leurs méthodes se traduiront par des cultures vivrières dans le but ultime d’améliorer les rendements. Une grande partie de leur recherche a été financée par la philanthropique Gates Foundation, qui finance de nombreux projets visant à améliorer la production alimentaire dans le monde, rapporte Gillis. Il est prévu de tester ensuite le concept dans des cultures vivrières telles que le niébé, le riz et le manioc, qui sont importantes dans les régions d'Afrique exposées à l'insécurité alimentaire.
«Les Nations Unies prédisent que d'ici 2050, nous aurons besoin de produire environ 70% de nourriture en plus sur les terres que nous utilisons actuellement», a déclaré Long dans un communiqué de presse. «Mon point de vue est qu'il est très important d'avoir ces nouvelles technologies sur les tablettes maintenant car cela peut prendre 20 ans avant que de telles inventions puissent atteindre les champs des agriculteurs. Si nous ne le faisons pas maintenant, nous n'aurons pas cette solution quand nous en aurons besoin. ”
Tout le monde n’est pas complètement convaincu par les résultats obtenus avec le tabac, d’autant plus que le tabac est une feuille et ne produit ni graines ni grains. «Comment cela se passe-t-il dans le riz, le maïs, le blé ou les betteraves à sucre?», Demande à Gillis L. Val Giddings, chercheur à la Information Technology and Innovation Foundation à Washington. «Vous devez intégrer cela à une poignée de cultures importantes avant de pouvoir montrer que cela est réel et que cela aura un impact énorme. Nous ne sommes pas encore là."
Cependant, certains signes indiquent que la technologie positionne l'humanité au bord d'une deuxième révolution verte, dans laquelle de nouveaux types de cultures suralimentées, capables de résister à la sécheresse, à la salinité et à une fertilité médiocre, apporteront la nutrition et la sécurité alimentaire aux pays pauvres du monde.
Récemment, des chercheurs ont séquencé les génomes de 3 000 variétés de riz, ce qui peut les aider à trouver les gènes contrôlant la résistance aux pesticides et à augmenter le rendement. Les chercheurs ont même mis au point une version synthétique de la photosynthèse, qui pourrait les aider à trouver des moyens de rendre le processus plus efficace dans les cultures vivrières et pourrait également contribuer à éliminer une partie du dioxyde de carbone de l'atmosphère.
