Racines de maïs dans la serre de l’université d’État de Pennsylvanie.
Photo: ©Hannah Schneider/psu

Une caractéristique des racines les aide à s’enfoncer plus profondément dans les sols secs

Une caractéristique des racines inconnue jusque-là permet à certaines céréales de s’enraciner plus profondément dans les sols secs, durs et compacts. C’est ce qu’affirment des chercheurs de l’université d’État de Pennsylvanie (États-Unis) qui donnent à penser que la maîtrise de cette caractéristique héréditaire pourrait aider les céréales à mieux faire face au changement climatique.

Divers facteurs déterminent la fertilité du sol, et l’impédance mécanique en est un qui est particulièrement important. Lorsque le sol est dur et compact, peu de pores permettent l’infiltration et le stockage de l’eau qui pourraient permettre aux racines de pousser. « Les couches de sol compact restreignent la productivité agricole en freinant la croissance et la progression des racines dans les couches plus profondes du sol, ce qui, en conséquence, limite l’accès aux nutriments et à l’eau, » explique Hannah Schneider dans le campus de l’université d’État de Pennsylvanie (PSU). Il existe toutefois des espèces et des variétés de végétaux dont les racines pénètrent relativement bien dans les sols durs et peuvent par conséquent en exploiter les couches profondes. Cette particularité leur permet de mieux résister à la sécheresse et à une moindre fertilité du sol.

Une nouvelle caractéristique 


On comprend encore mal ce phénomène qui est le sujet de l’étude entreprise par Hannah Schneider et ses collègues de PSU. L’étude en cours porte notamment sur les caractéristiques physiologiques des racines de divers génotypes de maïs et de blé et sur leur capacité à pénétrer dans des sols durs. 

Dans le cadre d’expériences menées en serres et en plein air, les plantes ont été cultivées dans des sols de différente compacité. La capacité des racines à pénétrer dans le sol a été documentée, tout comme l’a été la croissance de la biomasse associée. Des techniques d’analyse modernes ont donné aux chercheurs des informations sur la fine structure des racines et sur leur résistance mécanique.

Grâce à ces tests, l’équipe a montré que les plantes dont le système racinaire est particulièrement efficace présentent une caractéristique appelée sclérenchyme cortical multisérié (multiseriate mortical sclerenchyma – MCS). Il s’agit du tissu de renforcement situé directement sous la surface des racines et caractérisé par des cellules particulièrement petites à parois épaisses. Selon les chercheurs, ces racines ont également une plus forte concentration de lignine, un polymère organique complexe important pour la formation des parois des cellules (surtout dans le bois et l’écorce) qu’il stabilise. 

Les études montrent qu’une plus forte teneur en lignine donne également aux pointes des racines du génotype MCS une plus forte résistance à la traction et une plus grande force de flexion, comparativement aux génotypes non MCS. Cela est particulièrement utile pour pénétrer dans les couches de sol dures. Dans le sol compact, la pénétration du système racinaire des génotypes de maïs MCS a été de 22 pour cent supérieure à celle de variétés ne présentant pas cette caractéristique. L’association optimisée d’eau et de nutriments a également été bénéfique au niveau de la croissance en surface, avec une augmentation de 39 pour cent de la biomasse des pousses.

Potentialités pour la phytogénétique


« Nous constatons la présence du génotype MCS dans le maïs, le blé, l’orge et de nombreuses autres céréales, et nos travaux donnent à penser que bon nombre d’avantages du MCS pourraient être les mêmes dans différentes espèces,» déclare Hannah Schneider. « Le MCS pourrait être une importante caractéristique de tolérance des céréales au stress et d’accroissement de leurs rendements. » Les chercheurs ont déjà découvert des indices de la base génétique de la caractéristique. Cela montre que la sélection délibérée de la caractéristique est possible dans les programmes de sélection.

Selon les chercheurs, le maïs dont les racines peuvent pénétrer plus profondément dans les sols durs peut potentiellement améliorer la nutrition dans les régions où cette dernière est un problème. C’est particulièrement vrai face au changement climatique qui expose de vastes étendues au risque de sécheresse. « Cette découverte est de bon augure pour l’agriculture mondiale, car cette caractéristique améliore la tolérance à la sécheresse, la fixation de l’azote et la séquestration du carbone, » déclare Jonathan Lynch, de l’université de Nottingham, Leicestershire, R .-U., et co-auteur de l’article, qui ajoute « l’amélioration végétale dans le but d’améliorer cette caractéristique devrait aider à élaborer de nouvelles variétés permettant d’atténuer le changement climatique. » 

(wissenschaft.de/psu/wi)

Source : Université d’État de Pennsylvanie, article scientifique : PNAS, doi: 10.1073/pnas.2012087118 (en anglais)

Voir également l’article initial de l’université d’État de Pennsylvanie (en anglais)

Commentaires sur les nouvelles

Ajoutez un commentaire

×

Le nom est requis!

Enter valid name

Une adresse e-mail valide est requise!

Enter valid email address

Un commentaire est requis!

Captcha Code Can't read the image? Click here to refresh

Captcha is required!

Code does not match!

* Ces champs sont obligatoires.

Soyez le premier à faire un commentaire
Cookie settings