Des solutions rhizosphériques pour un blé résistant au stress
Le changement climatique et l’augmentation de la population humaine constituent des défis majeurs pour la production alimentaire. Le monde a besoin de cultures de base fiables, capables de résister aux facteurs de stress liés au climat, tels que la chaleur, la salinité, les inondations et la sécheresse. Le projet RhizoEng, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Sklodowska-Curie, a étudié comment la signalisation entre les sécrétions racinaires du blé et les microbes bénéfiques du sol peut donner des plantes plus robustes.
Construire une communauté synthétique dans la rhizosphère
La rhizosphère est la zone du sol où les fonctions métaboliques d’une plante interagissent avec les micro-organismes environnants. Lorsque les plantes libèrent dans le sol des sécrétions telles que des acides aminés, des acides organiques et des sucres, ces exsudats racinaires agissent comme des signaux chimiques qui attirent les microbes. Compte tenu de cette symbiose naturelle, RhizoEng a émis l’hypothèse que la création d’une communauté synthétique par le biais de l’ingénierie de la rhizosphère – en manipulant les consortiums microbiens disponibles pour les exsudats racinaires – pourrait donner lieu à des souches de blé plus robustes et résistantes à la sécheresse. Pour tester cette théorie, RhizoEng a soigneusement documenté les exsudats racinaires présents dans une matrice de sol naturel, en développant un pipeline normalisé et systématique pour l’extraction de ces sécrétions. Le projet a également procédé à une présélection pour choisir des souches microbiennes bénéfiques et réactives. Selon Ajay Madhusudan Sorty, titulaire d’une bourse du programme Actions Marie Sklodowska-Curie: «Cette approche nous a permis de fournir des souches microbiennes spécifiques en même temps que des composants de l’exsudat racinaire en tant que molécules de signalisation, garantissant ainsi la présence durable des souches inoculées à proximité de la zone racinaire».
Expériences interdisciplinaires en serre
L’écologie chimique – en particulier l’ingénierie de la rhizosphère – est un domaine émergent. Le projet a utilisé des informations et des approches provenant de plusieurs disciplines, notamment la microbiologie, les sciences végétales, la biologie moléculaire et l’écologie moléculaire, afin de combler le manque de connaissances sur les interactions hôte-microbe dans le sol et de mettre au point un outil pratique pour les cultures. Les résultats du projet étaient basés sur deux expériences méticuleusement menées en serre. La première a identifié les caractéristiques des exsudats racinaires de blé dans le sol naturel en conditions de sécheresse. La deuxième expérience a permis d’étudier les réactions des microbes bénéfiques au blé. En ce qui concerne les résultats des expériences en serre, Ajay Madhusudan Sorty indique: «Dans des conditions de stress, l’ajout d’exsudats racinaires synthétiques en tant que médiateurs de signalisation de la colonisation améliore l’écologie chimique de la rhizosphère, faisant de cette approche un outil robuste pour concevoir des rhizosphères de blé contre la dysbiose induite par le stress, qui est un déséquilibre dans le microbiome».
L’ingénierie de la rhizosphère à l’avenir
RhizoEng a dévoilé pour la première fois le comportement de signalisation souterraine des exsudats racinaires de blé dans des conditions de sécheresse. L’approche innovante de l’ingénierie de la rhizosphère souligne l’importance de l’écologie chimique pour la production de cultures résistantes à la sécheresse. À court terme, les résultats expérimentaux prometteurs du projet seront partagés avec les communautés universitaires et de recherche, où les interventions technologiques nécessaires à la gestion du stress abiotique dans les cultures pourront être développées. Les prochaines étapes à moyen et long terme consistent à étendre la stratégie d’ingénierie de la rhizosphère pour une application plus large et à explorer l’efficacité de l’approche dans d’autres cultures. Comme le souligne Ajay Madhusudan Sorty: «Nous avons réussi à identifier des exsudats qui activent des contre-réponses bénéfiques chez les microbes atténuant le stress, favorisant ainsi des interactions positives globales avec les plantes hôtes». Ce résultat positif mérite des suites. La gestion d’un approvisionnement alimentaire stable dans des conditions défavorables est un défi imminent pour l’humanité, et les résultats du projet RhizoEng indiquent une voie à suivre.
Mots‑clés
RhizoEng, rhizosphère, ingénierie de la rhizosphère, blé, résistant à la sécheresse, exsudats racinaires, microbes bénéfiques, communauté synthétique, expériences en serre, écologie chimique
