Les traits trouvés dans les racines des plantes du désert pourraient aider les cultures à survivre aux sécheresses croissantes dues au changement climatique

gIl a été démontré que l’ermination d’Arabidopsis (thale cresson) et de luzerne avec un microbe prélevé sur les racines d’une plante commune du désert les aide à prospérer dans des conditions de sécheresse.

“Atténuer les effets de la sécheresse sur les plantes cultivées est un objectif urgent pour ceux d’entre nous qui travaillent dans la biotechnologie agricole”, déclare Heribert Hirt de KAUST, qui a travaillé sur le projet avec des collègues d’Allemagne et de toute l’Arabie saoudite, dont Khairiah Alwutayd, professeur adjoint. de l’Université Princesse Nourah bint Abdulrahman.

« L’initiative du désert DARWIN21 a été lancée il y a 10 ans à KAUST pour isoler et analyser les microbes du désert. Notre espoir est qu’ils puissent transmettre les mêmes caractéristiques aux plantes cultivées qu’aux plantes du désert, les rendant tolérantes à la chaleur, au sel et/ou à la sécheresse », déclare Hirt. “Cela pourrait grandement contribuer à la sécurité alimentaire mondiale.”

Dans le cadre du programme DARWIN21, Hirt et son équipe ont déjà isolé plus de 10 000 souches microbiennes du désert à partir des sols désertiques et des racines des plantes du désert. Ils ont criblé des centaines de ces souches, faisant germer des plantes d’Arabidopsis avec chaque souche différente, recherchant celles qui améliorent considérablement la tolérance de la plante à la sécheresse.

Pour cette étude particulière, qui visait à explorer les mécanismes moléculaires à l’origine d’une résistance accrue à la sécheresse, ils ont sélectionné une souche bactérienne de Pseudomonas argentinensis appelé SA190. SA190 provient des nodules racinaires de Indigofera argenteaune petite plante arbustive trouvée dans les déserts et les arbustes secs du Sahara à l’Inde.

“Parce que nous en savons tellement sur Arabidopsis – c’est le modèle génétique de la biologie végétale – nous avons pu analyser les mécanismes moléculaires précis et les changements que SA190 a déclenchés dans la plante en réponse à la sécheresse”, explique Alwutayd.

L’équipe a découvert que SA190 modifie le statut épigénétique d’importants gènes de stress hydrique. Ces gènes ne s’expriment pas dans de bonnes conditions de croissance, mais s’expriment exclusivement lorsque les plantes sont exposées à la sécheresse.

“SA190 n’a stimulé ces gènes qu’en cas de besoin, ce qui signifie que les rendements des cultures n’ont pas été affectés, ce qui peut être un effet secondaire malheureux de certains efforts d’atténuation de la sécheresse”, note Alwutayd. “SA190 a activement modifié l’architecture des racines des plantes et a ainsi amélioré l’efficacité de l’utilisation de l’eau par la plante.”

L’équipe a ensuite amorcé la luzerne avec SA190, et ces plantes ont montré une résistance à la sécheresse considérablement améliorée par rapport aux témoins.

“Le SA190 peut facilement être produit en grande quantité dans des fermenteurs et les graines des cultures n’ont qu’à être enrobées de microbes”, explique Hirt. « Une fois les graines disséminées sur le terrain, le SA190 s’associe directement aux semis des cultures, évitant ainsi la concurrence avec d’autres micro-organismes du sol. C’est potentiellement un outil très puissant pour aider les plantes à résister à la sécheresse.