Une enzyme qui peut aider à libérer le phosphore de ses formes organiques a été identifiée dans une étude de l’Institute for Sustainable Food de l’Université de Sheffield, publiée dans une revue scientifique de premier plan. PNAS.
L’enzyme a le potentiel d’aider à réduire la consommation d’engrais chimiques phosphatés dont dépendent les systèmes mondiaux de production alimentaire, mais qui sont produits par l’extraction de sources inorganiques non renouvelables et de plus en plus coûteuses de phosphate naturel.
Tous les organismes sur Terre, plantes et animaux, ont besoin de phosphore pour une croissance et un développement sains, mais l’utilisation continue des stocks limités d’engrais chimiques phosphorés non renouvelables dans l’agriculture menace les rendements des cultures et la durabilité de nos systèmes mondiaux de production alimentaire. L’agriculture est le plus grand consommateur de phosphore non renouvelable, de sorte que son approvisionnement limité a des implications importantes pour la sécurité alimentaire mondiale, la biodiversité et la régulation du climat.
La forme la plus simple de phosphore utilisée dans les engrais est le phosphate inorganique non renouvelable, car malheureusement la disponibilité des nutriments phosphatés organiques dans l’environnement est souvent suffisamment faible pour limiter la croissance naturelle des plantes et des algues.
Dans l’océan et le sol, la majeure partie du phosphore total existe sous des formes organiques complexes, ce qui nécessite des enzymes, communément appelées phosphatases, pour libérer le phosphate afin que les plantes et les algues puissent l’utiliser comme nutriment.
Des chercheurs de l’Institute for Sustainable Food de l’Université ont identifié une phosphatase bactérienne unique abondante dans l’environnement appelée PafA, qui peut libérer efficacement le phosphate utilisé dans les engrais à partir de ses formes organiques.
L’étude a utilisé un modèle Flavobacterium pour examiner la fonction PafA in vivo et a montré qu’elle peut rapidement minéraliser le phosphate organique naturel indépendamment du niveau de phosphate, un processus qui s’est avéré être inhibé par d’autres enzymes courantes telles que les phosphatases PhoX et PhoA, en particulier s’il y a déjà des niveaux résiduels de phosphate autour.
Le Dr Ian Lidbury, de l’Institut pour une alimentation durable de l’Université de Sheffield et du Centre de recherche environnementale Arthur Willis, déclare que « l’accumulation de phosphate peut inhiber l’activité enzymatique des phosphatases les plus courantes, mais PafA est unique en ce sens que sa fonction ne souffre pas lorsque le phosphate s’accumule. »
« Comme il y a une forte présence et diversité de PafA dans l’environnement, à la fois sur terre et dans les environnements aquatiques, cela en fait une ressource précieuse et négligée pour trouver des moyens d’aider les plantes et les animaux à capturer plus efficacement les nutriments essentiels, et sera crucial pour nous aider. réduire notre dépendance à l’égard – et les dommages causés par l’épuisement rapide – des stocks mondiaux limités d’engrais phosphatés chimiques non renouvelables. »
« Nos recherches ultérieures étudieront le fonctionnement de PafA, car les formes de Flavobacterium semblent être particulièrement actives par rapport aux autres. Il est donc crucial de comprendre cela pour pouvoir concevoir des enzymes optimisées à utiliser en agriculture.
L’équipe travaille maintenant pour étudier ce qui rend certaines formes de PafA plus actives que d’autres, dans le but de concevoir une enzyme qui peut être utilisée pour promouvoir l’agriculture durable, en fournissant des sources organiques de phosphore plus facilement disponibles pour les plantes, avec le potentiel de l’introduire dans les aliments pour animaux.
Ian DEA Lidbury et al, Une phosphatase insensible au phosphate largement distribuée présente une voie de reminéralisation rapide des organophosphorés dans la biosphère, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2118122119