Des chercheurs cartographient le microbiome de la canne à huile

Dans le cadre d’une nouvelle collaboration, des scientifiques du Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI) ont identifié les types de microbes associés à la canne à huile modifiée. Une exploration plus approfondie du microbiome de la canne à huile pourrait révéler des opportunités de tirer parti des interactions plantes-microbiens dans ces matières premières, ce qui pourrait augmenter les rendements en huile pour la production durable de bioénergie.

En termes de biomasse, la canne à sucre est la culture la plus produite au monde, et il n’est pas difficile de comprendre pourquoi ; il fournit la matière première de 26 % du bioéthanol mondial et de 80 % de la production mondiale de sucre.

Une variété particulière de canne à sucre métaboliquement modifiée, appelée canne à huile, accumule 30 à 400 fois plus de triacylglycérols (TAG) à haute densité énergétique que la canne à sucre de type sauvage, ce qui en fait une culture idéale pour la production de biocarburants. En étudiant cette matière première qui détourne les sucres naturels pour la production de pétrole, les chercheurs peuvent fournir des alternatives durables aux combustibles fossiles à base de plantes.

La gestion du microbiome est une piste sur laquelle les chercheurs se penchent pour améliorer les cultures. Comprendre les interactions entre les plantes et les micro-organismes qui y vivent peut nous aider à développer des pratiques de gestion agricole susceptibles d’augmenter la productivité et la résilience des cultures. Alors que le microbiome de la canne à sucre a été étudié, le microbiome de la canne à huile a toujours été un territoire inexploré.

Dans une collaboration entre les thèmes Durabilité et Production de matières premières du CABBI, les chercheurs ont exploré les différences de structure du microbiome entre plusieurs accessions de canne à huile et la canne à sucre de type sauvage. Le chercheur postdoctoral de l’État de l’Iowa Jihoon Yang et le professeur adjoint Adina Howe ont dirigé le projet du côté de la durabilité, tandis que le scientifique biologique de l’Université de Floride Baskaran Kannan et le professeur Fredy Altpeter étaient les responsables des matières premières.

L’étude, publiée dans Biotechnologie pour les biocarburants et les bioproduitsont examiné les microbiomes de quatre accessions de canne à huile différentes (développées par l’équipe d’Alpeter à l’Université de Floride) par rapport à la canne à sucre non modifiée.

L’équipe a planté chacune de ces cannes à huile et cannes à sucre artificielles dans le même sol. Une fois cultivés, ils ont échantillonné les microbes des feuilles, des tiges, des racines, des sols de la rhizosphère et du sol en vrac. À l’aide d’outils de séquençage et de bioinformatique de pointe, l’équipe a découvert que chaque accession de canne à huile avait des microbiomes différents de ceux de la canne à sucre non modifiée.

Fait intéressant, les plus grandes différences dans la composition du microbiome ont été observées dans l’accession de canne à huile qui exprimait le plus fortement le transgène WRI1. WRI1 est connu comme le « maître-régulateur » de la biosynthèse des lipides et contribue à des changements significatifs dans le profil d’expression des gènes, ce qui a un impact sur la capacité de la plante à accumuler des TAG à haute densité énergétique.

Cette étude a montré que les accessions de canne à huile modifiées par voie métabolique différant dans leur expression transgénique s’associeront à des microbiomes distincts, ce qui suggère que les différences métaboliques de la canne à huile (par rapport à la canne à sucre) jouent un rôle dans la détermination de la composition du microbiome de la plante.

Les chercheurs postulent que l’association de la canne à huile avec des microbes spécifiques du sol peut bénéficier d’une certaine manière à la plante, comme c’est souvent le cas pour d’autres plantes. L’équipe espère orienter d’autres recherches vers la compréhension de la façon dont les microbiomes propres à certains types de canne à huile interagissent avec leurs plantes hôtes.

« La perspicacité dans ce domaine pourrait conduire à des percées dans la gestion de la canne à huile, dans lesquelles les producteurs pourraient adapter les interactions plantes-microbes pour améliorer leurs récoltes et leurs rendements en huile », a déclaré Howe.

Altpeter a ajouté : « Des recherches supplémentaires pourraient également conduire à un microbiome sur mesure qui pourrait améliorer les performances agronomiques et le rendement de la canne à huile modifiée par voie métabolique. »