Les rendements des cultures accrus de 40% en optimisant la photosynthèse
Une équipe internationale de scientifiques de l’Université de l’Illinois et du service de recherche du département américain de l’Agriculture ont mis au point un nouveau procédé qui augmente jusqu’à 40% les rendements des cultures en agissant sur le processus de la photosynthèse.
Tandis que les plantes utilisent l’énergie du soleil pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en sucres qui alimentent la croissance de la plante, les étapes chimiques impliquées produisent des composés toxiques qui limitent le potentiel de la culture. Ces toxines sont ensuite recyclées par la plante selon un processus appelé photorespiration. Mais ce processus coûte à la plante de l’énergie et des ressources précieuses qui auraient pu être utilisées pour augmenter le rendement. Or, le phénomène s’accentue avec des températures plus élevées et dans des conditions de sécheresse.
Dans cette étude, les scientifiques ont donc cherché à développer un moyen de contourner le problème de la photosynthèse. « Nous avons essayé trois conceptions biochimiques différentes dans le but de raccourcir ce processus très coûteux en énergie», a déclaré le Paul South, biologiste moléculaire et auteur principal de l’étude. « Il a été estimé que dans des plantes telles que le soja, le riz, les fruits et légumes, cela pourrait peser sur le rendement jusqu’à 36%. Nous avons essayé de concevoir ce raccourci pour le rendre plus économe en énergie – et dans des essais sur le terrain cela s’est traduit par une augmentation de 40% de la biomasse végétale » affirme-t-il.
Le procédé a été testé sur des cultures de tabac durant deux années avec le constat que les plants de tabac génétiquement modifiés se sont développés plus rapidement, ont produits plus de tiges et de feuilles et généraient jusqu’à 40% de biomasse de plus que les plants non améliorés. Des recherches sont maintenant engagées pour transplanter ces résultats sur d’autres cultures, comme l’aubergine, la pomme de terre, le niébé, le soja, le riz et la tomate afin d’améliorer leur rendement. Le processus de photosynthèse est « presque identique chez les plantes, nous nous attendons donc à ce que les bénéfices observés dans le tabac entraînent des changements dans les cultures vivrières » a estimé Paul South. Il faudra néanmoins probablement plus d’une décennie pour que cette technologie soit disponible pour les cultures vivrières et obtienne l’approbation réglementaire précise un communiqué de l’université d’Illinois.
Cette étude fait partie du projet RIPE (Réaliser une efficacité photosynthétique accrue), un projet de recherche international de $70 millions qui permet de concevoir des cultures pour une photosynthèse plus efficace et augmenter durablement la productivité alimentaire mondiale. RIPE est soutenu par la Fondation Bill & Melinda Gates, la Fondation pour la recherche sur l’alimentation et l’agriculture (FFAR) et le Département du développement international du gouvernement britannique (DFID).
L’un des engagements de RIPE est que les innovations nées de ce projet seront librement accessibles aux petits agriculteurs d’Asie et d’Afrique. « Nous pourrions nourrir chaque année plus de 200 millions de personnes avec les calories perdues à cause de la photorespiration dans le Midwest américain », explique le chercheur principal Donald Ort. Ajoutant « Récupérer même une petite partie de ces calories contribuerait grandement à répondre à la demande alimentaire en rapide expansion du XXIe siècle, entraînée par la croissance démographique et des régimes plus riches en calories”.
Les résultats de la recherche sont publiés dans la revue Science.
