Comment les partenariats végétaux contribuent-ils à la durabilité?

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Par Kevin Kosola et Todd Ciche
Ill.: intogreen.eu

Nous connaissons tous les partenariats humains de toutes sortes, à la fois banals et fictifs. Dans la catégorie banale se trouve le covoiturage, par exemple. Dans la catégorie fictive, les superhéros travaillent ensemble pour sauver le monde (dans les bandes dessinées et les films, bien sûr!).

Il existe même des exemples d’humains travaillant avec d’autres espèces. Nous utilisons des chats pour lutter contre les ravageurs dans les fermes. De nombreuses races de chiens sont utilisées pour l’élevage de moutons et d’autres animaux de la ferme.

Les plantes peuvent également travailler avec d’autres espèces. Il y a des modèles de biologie beaux et complexes derrière ces partenariats. Ils promettent de continuer à améliorer la durabilité économique et environnementale de l’agriculture. Examinons quelques exemples clairs de la manière dont la compréhension des partenariats bactériens et fongiques a amélioré la sécurité alimentaire et la durabilité.

Nodules de Rhizobia: la couleur rouge vif du nodule ouvert est une indication de rhizobia (bactéries) en bonne santé à l’intérieur. Photo: Jennifer Dean

Le partenariat microbien le plus important connu en agriculture se trouve chez les légumineuses, un groupe de plantes qui comprend les cultures fourragères comme la luzerne et le trèfle, les légumes comme les pois et les haricots et les cultures agronomiques comme le soja. Les pratiques agronomiques consistant à planter une légumineuse avec d’autres végétaux remontent à l’époque où les Amérindiens faisaient la culture des «trois sœurs».

Les cultures de légumineuses s’associent à des bactéries bénéfiques (RhizobiumBradyrhizobium, etc.) pour former des structures racinaires spéciales appelées nodules. Les bactéries vivent dans les nodules fournis par les légumineuses, ce qui leur donne un abri sûr. En retour, les Rhizobia convertissent l’azote gazeux de l’atmosphère en ammonium. Ce processus est appelé fixation de l’azote et fournit un nutriment dont la plante a besoin. Les bactéries reçoivent également de la nourriture de la plante, sous forme de sucres. C’est un excellent exemple de coopération interspécifique (symbiose) — la plante et les bactéries profitent de cette relation.

Inoculant de semis. Photo: shop-victorygardensvancouver-ca

Si vous souhaitez planter des légumineuses, mais qu’aucune légumineuse n’a été cultivée à cet endroit auparavant, le sol pourrait ne pas contenir ces microbes fixateurs d’azote. Les légumineuses pourraient alors ne pas prospérer. Vous pouvez acheter des «inoculants de semences» à ajouter lors de la plantation pour fournir ces microbes partenaires. Ils sont vendus en jardinerie et dans les catalogues de semences. Une pratique agricole en développement comprend le traitement des semences avec des souches bactériennes spécifiquement adaptées à la productivité de la culture en question. Ainsi, vous n’auriez pas à ajouter d’inoculant: le bon inoculant, d’une souche particulièrement performante, serait déjà fixé sur les graines que vous achèteriez.

Les chercheurs ont découvert un type de maïs indigène au Mexique qui fabrique son propre azote sur ses racines aériennes via un partenariat végétal avec des microbes. Photo: Jean-Michel Ané

L’importance de la fixation de l’azote en écologie et en agriculture se reflète dans la recherche continue de nouvelles formes de partenariats microbiens. Un nouvel exemple surprenant a récemment été découvert. (Lisez Un maïs qui fournit son propre azote!) Une lignée de maïs cultivée au Mexique s’est avérée sécréter un mélange sucré par ses racines aériennes. Ce mélange est habité de bactéries qui fournissent ensuite de l’azote au maïs. Bien sûr, c’est un peu plus complexe que cela, mais c’est un autre exemple de coopération plante-bactérie en dehors de la famille des légumineuses. (Le maïs appartient à la famille des graminées.)

Gros plan de racines aériennes sur une tige de maïs. Les racines fabriquent leur propre substance gélatineuse qui abrite des bactéries fixatrices d’azote. Les chercheurs ont découvert que dans cette lignée patrimoniale de maïs, la fixation de l’azote atmosphérique contribuait de 29% à 82% de la nutrition azotée. Photo: Jean-Michel Ané

Lorsque nous regardons au-delà des partenariats plantes-microbes fixateurs d’azote, il existe d’autres partenariats importants. Les partenariats plantes-champignons sont parmi les plus notables. 

La majorité des plantes vivent en symbiose avec des champignons. Ill.: biofertilisants.fr

Les exemples classiques de ces partenariats se trouvent dans les systèmes racinaires des plantes. Plusieurs champignons dits mycorhiziens se fixent sur les racines des plantes. Leurs hyphes (filaments blancs environ équivalents aux racines) parcourent le sol et acquièrent des nutriments du sol qu’ils transportent ensuite vers les racines. Il est maintenant possible de rajouter des mycorhiziens à la plantation pour amorcer cette symbiose.

Le niveau de dépendance des plantes à leurs partenaires fongiques pour l’obtention de nutriments varie. Les orchidées (comme la vanille) présentent un cas extrême. Leurs minuscules semis dépendent totalement des champignons mycorhiziens pour obtenir les ressources nécessaires à leurs premiers stades de croissance. Le type d’association le plus courant, les mycorhizes arbusculaires, que l’on trouve dans la plupart des cultures, augmente surtout la capture du phosphore. C’est important, car le phosphore se lie à de nombreuses particules du sol et est difficile d’accès pour les plantes. Les mycorhizes arbusculaires «donnent un coup de main» pour aider les plantes à acquérir le phosphore nécessaire à leur croissance!

Piétin-échaudage, maladie désastreuse des céréales. Photo: http://www.arvalis-infos.fr

Les partenariats plantes-microbes peuvent aussi supprimer les maladies qui peuvent détruire la récolte d’un agriculteur. Le piétin-échaudage, une maladie qui affecte le blé et d’autres cultures céréalières, est causé par un champignon (Gaeumannomyces graminis tritici) qui infecte et noircit les racines. Il bloque l’accès à l’eau et provoque des plantes jaunies et improductives. Mais les plantes s’associent avec certaines souches de bactérie Pseudomonas qui combattent et tuent le champignon du piétin-échaudage. Au fil des années, les sols deviennent naturellement suppressifs du piétin-échaudage.

 Les chercheurs découvrent peu à peu ces partenariats et s’en servent pour mieux protéger les plantes cultivées contre les maladies et les ravageurs.

Le développement d’inoculants de semences superhéros basés sur des associations existantes de plantes-microbes est très prometteur pour l’agriculture. La bonification des partenariats plantes-microbes est essentielle pour améliorer l’efficacité de l’utilisation saine des éléments nutritifs par les plantes, et ce, de manière durable.

Cet article a été traduit et adapté d’un billet publié sur le site Web Sustainable, Secure Food Blog.

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