Des lentilles aux pois chiches, en passant par les humbles fèves au lard, les légumineuses sont peut-être mieux connues comme source alternative de protéines végétales. Ces plantes sont des héros de l’environnement : elles travaillent en collaboration avec les microbes du sol pour « fixer » l’azote de l’air, enrichissant ainsi le sol en nutriments pour leur permettre de prospérer.
À mesure que leur capacité à fixer l’azote est mieux comprise, les scientifiques espèrent trouver des moyens d’augmenter la productivité et, à terme, appliquer certaines de ces caractéristiques efficaces d’enrichissement du sol à d’autres cultures telles que les céréales. Grâce à la capacité de fixer l’azote, les cultures auraient besoin de moins d’engrais azotés et la santé des sols s’améliorerait simultanément.
Les légumineuses, graines sèches comestibles de légumineuses, sont des aliments de base dans l’alimentation des populations et du bétail partout dans le monde. Partout en Europe et aux États-Unis, ils sont couramment consommé comme les haricots, les pois chiches et les lentilles en conserve, tandis qu’en Afrique subsaharienne, niébé fait partie des légumineuses les plus importantes.
Riches en protéines, glucides, fibres alimentaires, vitamines et minéraux, les légumineuses jouent un rôle fondamental dans régimes alimentaires sains et nutritifs. Les graines et les feuilles sont également utilisées comme aliments pour le bétail. Pour les petits agriculteurs des pays en développement, les légumineuses nutritives constituent un substitut rentable aux protéines animales et constituent une grande partie de l’alimentation typique.
Dans l’ouest du Kenya, au Rwanda et au Burundi, les gens mangent plus de 30 kg de haricots par an en moyenne, alors que de nombreux pays africains recommandent les légumineuses comme alternative à la viande directives diététiques. Les légumineuses peuvent également être stockées pendant périodes Etendues sans affecter leur contenu nutritionnel.
La magie à l’intérieur des nodules racinaires
Quelques Il y a 100 millions d’années, les légumineuses ont développé la capacité naturelle d’héberger des bactéries bénéfiques à l’intérieur de structures dédiées appelées nodules racinaires. Ici, les bactéries convertissent l’azote gazeux de l’air et du sol en une forme accessible à la plante sous forme de nutriments.
Ainsi, les légumineuses ont besoin de moins d’engrais azotés que les céréales et autres cultures maraîchères. Une légumineuse très performante peut réparer jusqu’à 300kg d’azote par hectarece qui coûterait autrement aux agriculteurs environ 1 $ par kg d’engrais pour répondre aux besoins nutritionnels de la plante.
Au Favoriser les symbioses de nutriments dans l’agriculture projet, nous essayons de comprendre exactement comment les légumineuses font cela. Nous étudions comment ces nodules racinaires fixateurs d’azote ont évolué uniquement dans les légumineuses. Forts de ces connaissances, nous espérons trouver des moyens d’augmenter l’efficacité de la fixation de l’azote à l’intérieur des nodules racinaires et de maximiser la croissance et le rendement des cultures de légumineuses.
Bactéries bénéfiques
Mon groupe de recherche étudie comment les légumineuses peuvent interagir avec des bactéries bénéfiques et éviter les microbes pathogènes. Alors que les bactéries comme les rhizobiums présents dans ces nodules racinaires aident les plantes à s’approvisionner en nutriments, d’autres microbes du sol, notamment les bactéries et les champignons, pourraient provoquer des maladies et empêcher les plantes de convertir autant d’azote. La plante doit donc disposer d’un mécanisme de défense qui éloigne les microbes pathogènes. Cela peut également l’empêcher de s’engager pleinement dans les bactéries bénéfiques.
Notre équipe de chercheurs a identifié des facteurs potentiels qui limitent la fixation de l’azote dans les nodules du Medicago, également appelé baril medic ou baril clover. Cette légumineuse est fréquemment utilisée à des fins de recherche et n’est pas cultivée pour la consommation. En étudiant ces facteurs limitants, nous espérons améliorer l’efficacité de la fixation de l’azote sans affecter les mécanismes de défense intrinsèques de la culture pour la protéger des maladies.
Après avoir étudié ce mécanisme dans la légumineuse de recherche, les chercheurs étudient maintenant quelques légumineuses cultivées pertinentes, telles que le soja et le niébé, pour comprendre l’étendue et l’applicabilité des mécanismes biologiques sous-jacents et s’ils peuvent être exploités pour améliorer d’autres légumineuses à l’avenir.
Bien qu’elles soient parmi les cultures domestiquées les plus anciennes, de nombreuses légumineuses sont beaucoup moins adaptées à l’agriculture et présentent donc un potentiel d’amélioration important grâce à la sélection et au génie génétique, ce qui les rend plus adaptées et plus durables aux systèmes alimentaires modernes.
Les avantages d’une fixation plus efficace de l’azote dans les légumineuses incluraient une croissance et une biomasse accrues et, nous l’espérons, une teneur plus élevée en protéines dans les graines ou les légumineuses. Cela augmenterait la valeur nutritionnelle par culture, ce qui signifierait que davantage d’aliments de haute qualité et riches en nutriments pourraient être produits par hectare.
Des rendements plus élevés créeraient de nouvelles opportunités pour les petits agriculteurs et les agriculteurs de subsistance de cultiver et de bénéficier de légumineuses, comme le soja, comme cultures de rente pour améliorer les moyens de subsistance en milieu rural. Des légumineuses plus productives pourraient être plus efficaces comme culture en rotation cela améliore la santé des sols, ce qui est particulièrement important pour les agriculteurs confrontés à des sols dégradés, comme ceux que l’on trouve en Afrique subsaharienne.
Plus nous en savons sur cette capacité unique des légumineuses, plus grandes sont nos chances de développer avec succès d’autres cultures ayant une capacité similaire. Une telle évolution, même si elle ne sera possible que dans quelques années, pourrait transformer l’agriculture durable, en particulier dans les zones où l’accès aux engrais synthétiques est déjà limité par leur coût et leur disponibilité.
Étendre la fixation de l’azote à d’autres cultures est depuis longtemps une ambition des phytologues du monde entier et, à mesure que l’étude de la biologie végétale progresse, le rythme des progrès s’accélère.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.