Les chercheurs de Rutgers ont découvert que les bactéries fixatrices d’azote cachées dans les cellules des feuilles pourraient conduire à des méthodes de culture plus efficaces et durables.
L’étude, récemment publiée dans la revue La biologie, ont étudié comment les bactéries présentes dans les cellules foliaires non photosynthétiques des plantes à graines peuvent naturellement fournir de l’azote aux plantes. Actuellement, les engrais azotés inorganiques, tels que l’ammoniac ou le nitrate, sont couramment appliqués sur les sols, endommageant les sols et provoquant un ruissellement d’azote qui contamine les ruisseaux, les rivières et d’autres plans d’eau.
« Le développement de nouvelles variétés de cultures ou de technologies agricoles basées sur la reconstruction et le soutien de l’endosymbiose native fixatrice d’azote pourrait changer radicalement la façon dont nous cultivons les cultures », a déclaré James White, chercheur principal de l’étude et professeur de biologie végétale à la School of Environmental and Biological Sciences (SEBS) à l’Université Rutgers-Nouveau-Brunswick. « Cette découverte rapportera des dividendes dans la préservation de l’environnement, la régénération des sols agricoles et la réduction du réchauffement climatique en réduisant la libération de gaz à effet de serre et la dégradation de l’environnement résultant du ruissellement des engrais. »
Avant cette étude, il était communément admis que les symbioses fixatrices d’azote se limitaient aux racines des légumineuses et à quelques autres familles de plantes qui forment des nodules racinaires contenant des bactéries fixatrices d’azote. Mais en examinant plus de 30 espèces de plantes à graines dans 18 familles de monocotylédones et de dicotylédones, les chercheurs de l’étude ont découvert que les bactéries présentes dans les cellules des feuilles peuvent échanger de l’azote contre des sucres végétaux.
Cette découverte montre comment des plantes non domestiquées, telles que des plantes sauvages ou adventices, poussent dans des sols non fertiles sans apport d’engrais azotés. Au lieu de cela, les plantes récoltent l’azote de l’air en utilisant des bactéries intracellulaires qu’elles absorbent dans leurs cellules à partir des sols et transportent dans les graines.
La plus efficace de ces endosymbioses cryptiques de transfert d’azote a été observée dans les trichomes glandulaires (également appelés poils des feuilles) de plantes dicotylédones comme le houblon (Humulus lupulus) et le chanvre (Cannabis sativa). Les trichomes glandulaires contiennent des terpénoïdes, des cannabinoïdes, des huiles essentielles ou d’autres antioxydants qui peuvent augmenter l’efficacité de la fixation endosymbiotique de l’azote en piégeant ou en excluant l’oxygène qui inhibe la fixation de l’azote.
White a déclaré que l’élargissement de nos connaissances sur la façon dont les plantes extraient l’azote des bactéries endosymbiotiques dans les feuilles pourrait aider les producteurs à trouver des moyens plus efficaces et durables de fertiliser les cultures.
« Cette recherche montre qu’il peut être possible de soutenir les activités de fixation de l’azote par les bactéries endosymbiotiques dans les feuilles en sélectionnant des plantes pour préserver l’endosymbiose native ou en appliquant des microbes aux semis de plantes pour rétablir l’endosymbiose de fixation de l’azote », a-t-il déclaré. « Notre espoir est que cette étude ouvrira des portes au développement de nouvelles méthodes de culture qui sont plus efficaces et durables que ce qui est pratiqué actuellement. »
April Micci et al, Preuve histochimique de l’endosymbiose par transfert d’azote dans les cellules non photosynthétiques des feuilles et des bractées d’inflorescence des angiospermes, La biologie (2022). DOI : 10.3390/biologie11060876. www.mdpi.com/2079-7737/11/6/876#