Une recherche révolutionnaire présentée dans des rapports scientifiques démontre comment les microbes génétiquement modifiés offrent une nouvelle source d'azote aux agriculteurs English
Les résultats sont les premières preuves évaluées par des pairs montrant que les microbes génétiquement modifiés fournissent une proportion importante de l'azote des producteurs de maïs dans la production commerciale
BERKELEY, Californie, le 9 déc. 2024 /CNW/ - Des recherches évaluées par des pairs publiées aujourd'hui dans la revue Scientific Reports décrivent une nouvelle technologie qui pourrait révolutionner une approche centenaire de l'apport d'azote aux cultures. L'étude, menée en collaboration avec des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison, de l'Université Purdue et de Pivot Bio, une entreprise de premier plan dans le domaine de l'agriculture durable, a présenté des preuves inédites sur la façon dont la modification des gènes améliore la capacité des microbes à fixer l'azote atmosphérique et à le transférer aux cultures céréalières.
À l'aide d'azote marqué de façon isotopique, les chercheurs ont retracé l'azote dans l'air jusqu'à la chlorophylle des feuilles de maïs, fournissant la preuve qu'il a été fixé via l'air par les microbes génétiquement modifiés. Des études sur le terrain ont également montré que ces microbes pouvaient fixer et fournir de l'azote comparable à 40 livres d'engrais azoté synthétique par hectare avec des rendements similaires.
L'amélioration de l'efficacité des engrais azotés est un défi de longue date. « Le problème fondamental, explique Bruno Basso, professeur de sciences de l'environnement à l'Université d'État du Michigan, qui n'a pas participé à l'étude, est que le système sol-plantes-atmosphère est extrêmement complexe ». Les conditions météorologiques imprévisibles font en sorte qu'il est difficile de faire correspondre l'approvisionnement en nutriments à la demande des plantes et de déterminer avec précision la quantité d'azote dont une culture aura besoin et si le nutriment demeurera dans le sol. « Mon laboratoire de recherche aide les agriculteurs depuis des années, en utilisant des technologies de détection de pointe et des modèles informatiques pour les aider à mieux comprendre leurs champs et à utiliser plus efficacement les engrais azotés afin d'accroître leurs profits et de réduire leur impact environnemental, comme les pertes d'éléments nutritifs dans les eaux souterraines et les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère ».
Les diazotrophes, types spéciaux de bactéries qui se produisent dans la nature, ont une capacité unique de transformer l'azote gazeux atmosphérique en ammonium, la composante de base des acides aminés et des protéines. Ce processus, communément appelé fixation biologique de l'azote (FBA), a été la principale forme de nutrition à l'azote pour les cultures pendant des milliers d'années avant l'invention de l'engrais azoté synthétique.
« Les diazotrophes du sol natif perdent leur capacité de produire la FBA lorsqu'ils sont exposés à des concentrations élevées d'azote dans le sol pendant de longues périodes. Il s'agit d'une réponse évolutive à la conservation de l'énergie, car la FBA est un processus très énergivore », explique Jean-Michel Ané, professeur de bactériologie et de sciences des plantes et de l'agroécosystème à l'Université du Wisconsin-Madison, coauteur de l'étude. « Nous devons convaincre ces bactéries de maintenir des niveaux élevés de FBA dans des environnements où il y a beaucoup d'azote, comme les sols fertilisés de façon synthétique.
Les chercheurs de Pivot Bio ont mis au point des microbes génétiquement modifiés à l'aide de méthodes non transgéniques pour permettre aux diazotrophes de continuer à fournir de l'azote aux cultures, même dans des conditions d'azote élevé. « Avec les modifications génétiques, nous rendons aveugles les microbes à la présence d'azote dans leur environnement, alors ils continuent de réparer l'ammonium, l'administrant directement au système racinaire », a déclaré Karsten Temme, chef de l'innovation et cofondateur de Pivot Bio et coauteur de l'article. « Nous avons également apporté d'autres modifications pour nous assurer que les bactéries peuvent transférer l'azote fixe aux cultures au lieu de le garder pour elles-mêmes.
L'article présente des preuves de ce processus en laboratoire et sur le terrain. Il s'agit également du premier article évalué par des pairs portant sur PROVEN® 40, le produit commercial de deuxième génération de Pivot Bio pour les microbes fixateurs d'azote génétiquement modifiés contenant du maïs.
« L'engrais azoté est sans doute l'invention la plus importante du siècle dernier et sera essentiel au développement et à la sécurité alimentaire dans un avenir prévisible. Cependant, nous croyons qu'il peut être mieux utilisé, a déclaré M. Temme. « L'objectif de Pivot Bio est d'améliorer la productivité de l'agriculture en augmentant l'efficacité de l'azote avec nos microbes génétiquement modifiés et en réduisant les pertes d'engrais synthétiques dans l'environnement. »
Sur le terrain, les chercheurs ont utilisé une variété d'expériences isotopiques pour démontrer de nouveau la fixation de l'azote, cette fois dans des conditions réelles, et quantifier les niveaux d'azote dans la plante. Ils ont également recueilli des centaines d'échantillons d'agriculteurs qui ont réduit le taux d'engrais azoté de 35 à 40 livres d'azote par acre, en le remplaçant par le PROVEN 40 de Pivot Bio. En moyenne, les chercheurs ont constaté que les plantes traitées au PROVEN 40 présentaient des niveaux d'azote plus élevés au début de la saison et n'avaient aucune incidence négative sur le rendement, même si elles avaient reçu moins d'engrais synthétique.
« Il est très difficile de suivre la trace de l'azote lorsqu'il passe de l'air au microbe, puis à la plante. Nous nous fions aux signatures isotopiques des atomes d'azote provenant de l'air par rapport à celles présentes dans le sol », explique M. Ané. Grâce à ces mesures, les chercheurs ont détecté de l'azote marqué de façon isotopique dans la chlorophylle des feuilles de maïs en laboratoire, un signe que les microbes ont fourni cet azote à la plante.
« Cette recherche approfondie est prometteuse parce qu'elle signifie que les agriculteurs peuvent commencer à réduire les engrais azotés sans compromettre la productivité, ce qui est avantageux pour l'agriculteur et l'environnement », a déclaré M. Temme. « C'est très excitant, car la technologie est très évolutive. Nos produits ont déjà été utilisés sur plus de 13 millions d'acres aux États-Unis depuis leur lancement commercial il y a cinq ans, ce qui se traduit par un impact réel ».
M. Basso est d'accord. « Si cette technologie continue de s'améliorer et d'apporter plus d'azote aux cultures, et qu'elle démontre que cela se traduit par des réductions de la pollution environnementale et de l'empreinte carbone agricole globale, cela pourrait changer la donne en matière de gestion de l'azote. Plus nous remplaçons d'engrais synthétiques pour des sources d'azote plus efficaces et plus durables afin de soutenir le rendement des cultures, mieux ce sera pour les agriculteurs, les collectivités et l'environnement. »
Le document complet se trouve dans la revue Scientific Reports. Fondée en 2011, Scientific Reports est une revue à accès libre du portefeuille Nature, qui publie des recherches originales notables dans les sciences naturelles et cliniques et qui est reconnue pour son processus rigoureux d'examen par les pairs.
À propos de Pivot Bio
Pivot Bio est une importante entreprise d'agriculture durable qui fournit aux agriculteurs des technologies de nutrition des cultures brevetées qui exploitent le pouvoir de la nature pour cultiver de façon fiable et productive les aliments dont le monde a besoin face à la volatilité croissante. Actuellement offerts en Amérique du Nord et bientôt au Brésil, les produits de l'entreprise représentent une innovation révolutionnaire. Ils comptent parmi les solutions climatiques les plus prometteuses de l'industrie. L'azote de l'entreprise est à l'épreuve des intempéries, plus sécuritaire à manipuler et ne produit pas de lixiviation et ne contribue pas aux émissions d'oxyde nitreux. Pivot Bio a été reconnue trois fois par le magazine Time sur sa liste annuelle des meilleures inventions, par Fast Company sur ses listes World Changing Ideas et World's 50 Most Innovative Companies, par CNBC sur sa liste d'entreprises privées Disruptor 50, par Fortune sur sa liste Impact 20 d'entreprises en démarrage qui favorisent le bien social et par MIT Tech Review comme l'une des 15 entreprises de technologie climatique à surveiller. Pour en savoir plus, visitez le site PivotBio.com.
Photo - https://mma.prnewswire.com/media/2557269/Pivot_Bio_Inc.jpg
SOURCE Pivot Bio, Inc
PERSONNE-RESSOURCE : Mitchell Craft, [email protected]
Partager cet article