Une croissance plus rapide des plantes grâce à une photosynthèse plus efficace

En raison du changement climatique, la quantité de terres arables diminue, tandis que la population mondiale augmente. C’est pourquoi les chercheurs de Wageningen étudient les moyens de réduire la surface de sol nécessaire aux cultures. Ils ont découvert que certaines plantes utilisaient mieux la lumière du soleil pour leur croissance que d’autres.

En mobilisant les connaissances disponibles sur les variations génétiques naturelles dans ce processus de photosynthèse, les sélectionneurs de plantes pourraient être en mesure de développer des cultures qui utilisent le sol, l’eau et les nutriments de manière plus efficace. Pour en savoir plus sur le sujet et sur la photosynthèse en général, une seule adresse : http://www.lablogatoire.com/ !

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Photosynthèse : mode opératoire

Les plantes tirent leur énergie de la lumière du soleil. Grâce à cette énergie, leur chloroplaste transforme l’eau et le CO2 en oxygène et en glucose. Le glucose nourrit la plante et l’aide à se développer. Ce processus s’appelle la photosynthèse. « La photosynthèse existe depuis environ deux millions d’années, c’est pourquoi les scientifiques ont supposé qu’elle était complètement développée et que les plantes fonctionnaient à leur niveau d’efficacité maximum », déclare Mark Aarts, professeur de génétique végétale.

Ce n’est pas tout à fait vrai, à la lumière des nouvelles découvertes scientifiques. Les plantes ne semblent pas utiliser plus de 0,5 à 1 % de la lumière solaire disponible. Certaines plantes, cependant, comme la moutarde grise (Hirschfeldia incana) utilisent le soleil bien mieux que d’autres. Pour le professeur Aarts : « la moutarde grise est une sorte de chou, qui contient peut-être une substance qui lui permet de bien photosynthétiser ». La moutarde grise partage ce trait avec les plantes du désert. Lorsqu’il pleut dans le désert, les plantes doivent germer immédiatement et pousser à pleine vitesse. Sinon, elles n’y arriveront pas. Elles ont une durée de vie de quelques semaines.

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L’importance des variations génétiques

« Nous avons été surpris de découvrir que certaines espèces végétales sont beaucoup plus efficaces dans leur photosynthèse, comme ce fut le cas dans notre recherche sur la moutarde grise », explique le professeur de génétique végétale. La communauté scientifique a commencé à étudier ce phénomène il y a dix ans. Avec l’aide d’étudiants, de doctorants et de post-doctorants, les chercheurs ont non seulement découvert que certaines espèces de plantes traitaient la photosynthèse différemment, mais ils ont également constaté que les plantes individuelles d’une même espèce variaient à cet égard. Certaines plantes sont tout simplement meilleures que d’autres dans ce domaine. En utilisant les variations génétiques naturelles, elles sont parvenues à améliorer le processus de photosynthèse.

L’échange de chloroplastes

Aarts et ses collègues ont étudié le cresson de Thalès (Arabidopsis thaliana), une matière essentielle dans de nombreuses études en sciences végétales. Les scientifiques de Wageningen ont réussi à remplacer le chloroplaste d’une plante de cresson de Thalès par celui d’une autre, sans modifier le matériel génétique des chromosomes. Grâce à cette nouvelle méthode, les chercheurs peuvent comparer les plantes « d’origine » avec les plantes qui ont de « nouveaux » chloroplastes. Certaines des nouvelles combinaisons donnent des plantes dont la croissance est meilleure que celle des combinaisons originelles.

Cette nouvelle perspective permet aux sélectionneurs de plantes de développer des cultures qui offrent un rendement plus élevé. Les chercheurs pensent pouvoir sélectionner des plantes capables d’utiliser jusqu’à 1,5 % de la lumière solaire disponible au lieu des 0,5 % actuels. C’est une amélioration considérable qui peut bénéficier à la sécurité alimentaire mondiale.

En raison de la sécheresse, de l’envasement et des fortes précipitations provoqués par le changement climatique, la disponibilité des terres arables diminue. Cela signifie que nous devons être plus économes avec les sols dont nous disposons. En outre, la population mondiale devrait atteindre près de 10 milliards d’habitants d’ici 2050. L’un des moyens de garantir une alimentation suffisante est de disposer de plantes à rendement plus élevé. Les pays d’Afrique offrent encore un potentiel considérable d’amélioration de la production si de meilleures semences, des engrais et suffisamment d’eau sont utilisés. Non seulement l’Europe a déjà une production agricole élevée, mais elle produit également pour d’autres continents. Il est donc important que nous développions des cultures capables d’utiliser plus efficacement l’espace et les ressources.