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Le zinc comme améliorant des cultures de légumineuses
Des chercheurs ont découvert que le zinc aide les plantes à faire face au stress abiotique. Cette découverte pourrait aider à réduire les besoins en engrais tout en augmentant la résilience et la productivité des cultures, et notamment des légumineuses.
La sécheresse, la canicule, le gel ou encore la salinisation des terres provoqués par le changement climatique augmentent le stress abiotique des cultures et menacent les rendements agricoles. Un groupe de chercheurs européens a découvert que le zinc joue un rôle central dans la réponse des plantes au stress abiotique. Le projet a été mené en collaboration entre l’université d'Aarhus, l'université polytechnique de Madrid et l'Installation européenne de rayonnement synchrotron (ESRF) de Grenoble. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature le 26 juin 2024.
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Pour s’adapter à des environnements changeants, les plantes ajustent leur métabolisme et leur expression génétique. Chez les légumineuses, l’azote nécessaire à la croissance est fixé dans les nodosités, ou nodules racinaires. Cependant, ces nodules sont sensibles aux facteurs environnementaux tels que la température, la sécheresse, les inondations, la salinité du sol et la concentration élevée d’azote dans le sol. Au cours du projet, les chercheurs ont découvert le rôle du régulateur transcriptionnel « Fixation Under Nitrate » (FUN). C’est un type de capteur de zinc qui décode les signaux de zinc dans les nodules racinaires et régule la fixation de l'azote. Ainsi, le zinc n’agit pas seulement comme un nutriment pour les plantes, mais aussi comme un signal.
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« C'est vraiment remarquable de découvrir le rôle du zinc comme signal secondaire dans les plantes. C’est un micronutriment vital et il n’a jamais été considéré comme un signal auparavant. Après avoir examiné plus de 150 000 plantes, nous avons finalement identifié le capteur de zinc FUN », explique le professeur adjoint Jieshun Lin, premier auteur de l’étude, cité dans le communiqué de l’université d’Aarhus du 26 juin 2024. Ainsi, lorsque la concentration d’azote dans le sol est élevée, FUN est inactivé sous forme de structures filamentaires, puis libérés sous forme active lorsque les niveaux de zinc sont faibles.
Réduire la dépendance de l’agriculture aux engrais de synthèse
D'un point de vue agricole, obtenir la fixation continue de l'azote par les cultures serait un avantage certain. La découverte du rôle clé du zinc dans la fixation de l’azote par les légumineuses pourrait aider à réduire la dépendance de l’agriculture aux engrais de synthèse. Comme les cultures peuvent développer une meilleure tolérance aux conditions météorologiques extrêmes, cela aiderait à garantir « un rendement agricole plus stable, mais également […] permettre la culture de légumineuses dans de nouvelles zones auparavant inadaptées », souligne l’équipe dans son communiqué.
Les chercheurs étudient actuellement les mécanismes par lesquels les signaux de zinc sont générés et décodés par FUN. Ils espèrent appliquer ces découvertes aux cultures de légumineuses telles que la féverole, le soja et le niébé.