Des chercheurs universitaires ont mené une étude dans le domaine des sciences végétales et ont fait des « progrès significatifs » dans la compréhension des raisons sous-jacentes pour lesquelles certaines cultures génèrent mieux que d’autres plus de rendement.
L’étude décrit comment les usines intelligentes pourraient être conçues à l’avenir pour améliorer leur productivité et leur rendement.
La recherche a été menée au Département des sciences végétales de l’Université de Cambridge et a été dirigée par le Dr Pallavi Singh, qui est actuellement à l’École des sciences de la vie de l’Université d’Essex.
L’objectif principal de l’étude était la photosynthèse, un processus que les plantes utilisent pour transformer la lumière, le dioxyde de carbone et l’eau en sucres.
« Il existe deux types de photosynthèse : C3 et C4. La plupart des cultures vivrières – comme le riz, le blé, l’orge et l’avoine – dépendent de la photosynthèse C3 moins efficace, où le carbone est fixé dans le sucre à l’intérieur des cellules appelées « mésophylle » où l’oxygène est abondant », ont expliqué les chercheurs.
Modélisation multi-échelle des cultures nécessaire pour assurer une sécurité alimentaire durable
« Cependant, l’oxygène peut entraver la photosynthèse. Les cultures C4 – telles que le maïs, la canne à sucre, le sorgho et le mil – ont développé des cellules spécialisées dans la « gaine de faisceau » pour concentrer le dioxyde de carbone, ce qui rend la photosynthèse C4 jusqu’à 60% plus efficace, en particulier dans les environnements chauds et secs. «
En tenant compte de la hausse des températures mondiales, les chercheurs ont déclaré que les plantes C3 poussent dans des régions chaudes et sèches « ce qui signifie qu’elles pourraient bénéficier des mécanismes d’économie d’énergie de la photosynthèse C4 ».
Cependant, les experts ont noté que la photosynthèse C4 est « très complexe, mal comprise et n’a été étudiée principalement que gène par gène pour voir si son mécanisme peut être utilisé pour améliorer la productivité des cultures C3 ».
Le projet de recherche a duré cinq ans et a adopté une approche globale à l’échelle du génome pour étudier les différences entre C4 et C3. En collaboration avec le professeur Julian Hibberd et ses collègues de Cambridge, les recherches du Dr Singh ont permis de mieux comprendre l’évolution de la photosynthèse C4.
Dans l’ensemble, les résultats ont montré que les plantes C4 ont acquis plus d’«éléments régulateurs de la lumière » – qui sont comme des interrupteurs maîtres pour la photosynthèse – ouvrant ainsi la voie à la conception des plantes C3 pour qu’elles ressemblent davantage aux plantes C4.
« Nous sommes très heureux que nos recherches apportent des avancées significatives dans notre compréhension actuelle des raisons pour lesquelles les plantes C4 sont plus efficaces à la photosynthèse », a déclaré le Dr Singh.
« Avec l’explosion démographique mondiale, la sécurité alimentaire future sera un problème croissant dans le monde entier, et nous devons trouver des solutions scientifiques pour rendre nos cultures plus efficaces afin qu’elles améliorent leurs rendements et développent de meilleurs mécanismes pour faire face au changement climatique afin que nous puissions nourrir la planète. »
