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Les bonnes racines font de meilleures plantes

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Les bonnes racines font de meilleures plantes

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Comment aider les racines des plantes à puiser l’eau et les nutriments plus efficacement ? Pour le savoir, suivez ce robot dans Futuris. Ce robot

Comment aider les racines des plantes à puiser l’eau et les nutriments plus efficacement ? Pour le savoir, suivez ce robot dans Futuris.

Ce robot fait en effet partie d’un mécanisme complexe développé afin de dévoiler les secrets du blé et d’autres types de cultures.

Cultivés sur un sol enrichi en eau et en nutriments, ces échantillons de blé sont ensuite transportés dans une salle équipée d’un énorme scanner tomographique à rayons X informatisé.

Le point avec Malcolm Bennett, spécialiste des plantes à l’Université de Nottingham (Royaume-Uni) et coordinateur du projet “FUTUREROOTS”: http://www.cpib.ac.uk/research/projects/futureroots/ :

“Depuis dix mille ans, on s’intéresse essentiellement à la partie aérienne, c’est-à-dire visible des plantes. Or, nous voulons obtenir des cultures qui absorbent les nutriments et l’eau plus efficacement. Et pour cela, il faut aussi observer attentivement la croissance des racines. Nous voulons donc révéler la moitié cachée des plantes.”

Dans ce laboratoire de l’Université de Nottingham, au Royaume-Uni, différents scanners permettent aux chercheurs d‘étudier, dans le temps, le développement de l’architecture racinaire de diverses espèces de plantes. La technique est la même que celle utilisée en matière d’imagerie médicale comme nous l’explique Craig Sturrock, spécialiste du sol à l’Université de Nottingham (Royaume-Uni) :

“En 5 ans, le temps de réalisation d’un scanner est passé d’une heure à 10 minutes. Si on peut encore réduire ce temps, alors nous aurons une vision encore plus dynamique du processus de croissance des racines.”

Les images obtenues avec ces scanners permettent de créer des modèles informatiques. Objectif : reproduire avec précision la façon dont les racines poussent dans différents sols et dans différentes conditions d’humidité souterraine, précise Tony Pridmore, informaticien à l’Université de Nottingham (Royaume-Uni) :

“On arrive maintenant à voir de multiples racines sur le même cliché. Il nous faut ensuite séparer ces racines pour pouvoir observer comment elles interagissent entre elles dans le sol. On dispose aussi de séquences d’images qui permettent d’examiner comment les racines poussent. Nous analysons aussi le cliché pour localiser l’eau et les poches d’air présentes dans le sol. Ce qui nous permet d‘étudier les interactions entre la structure du sol et la croissance des racines.”

Des modélisations qui ont donc permis à ces scientifiques de confirmer certaines de leurs hypothèses formulées dans le cadre du projet de recherche européen “FUTUREROOTS”, à commencer par la possible corrélation entre la forme d’une racine et sa capacité à absorber l’eau et les nutriments.

Craig Sturrock :
“Nous avons découvert que dans des conditions d’humidité faible, les racines latérales ne se développent pas aussi bien que dans des conditions d’humidité plus élevée. Grâce à ces images, on comprend comment ces racines se développent d’un point de vue moléculaire. Et en associant ces données aux mécanismes moléculaires, on arrive à cerner la façon dont se développent les cultures et ainsi à tirer un meilleur profit des sols ayant un faible degré d’humidité.”

L’objectif final consiste à identifier, dans le système racinaire, les caractéristiques et les gènes responsables de l’absorption de l’eau et des nutriments. De quoi faciliter à terme la mise au point de nouvelles cultures plus versatiles et plus performantes, selon Stephanie Smith, microbiologiste à l’Université de Nottingham (Royaume-Uni) :

“On connaît déjà l’auxine. Cette hormone végétale joue un rôle déterminant dans l’enracinement des plantes. Vous pouvez donc avoir une racine très longue et très étroite ou bien une racine ramifiée très large. Mais nous voulons en savoir davantage. Par exemple, comment les nutriments présents dans le sol sont absorbés. Ou bien quelle quantité d’eau, exactement, est puisée par la racine.”

En plus d’améliorer le rendement des cultures, ces travaux pourraient aussi contribuer à la protection de l’environnement, notamment en rationalisant l’utilisation d’engrais agricole.

Malcolm Bennett :
“Actuellement, une plante n’assimile que 40 % de l’engrais pulvérisé sur elle. Ce qui veut dire qu’une quantité importante de cet engrais va se retrouver dans le sol, s’il n’est pas absorbé par la plante. Il va alors polluer les eaux souterraines. Donc, notre objectif est de réduire le niveau de déperdition des nutriments et à l’inverse, d’augmenter le niveau des nutriments capturés par les plantes.”

Pour y parvenir, une seule solution : renforcer la coopération interdisciplinaire entre spécialistes du sol – ou pédologues -, mathématiciens, chimistes, informaticiens et autres biologistes.