Une équipe de l’Université de l’Illinois a modifié la pomme de terre pour la rendre plus résistante au réchauffement climatique. La masse des tubercules a augmenté de 30 % en cas de canicule. Cette adaptation pourrait offrir une plus grande sécurité alimentaire aux familles qui dépendent de la pomme de terre, car il s’agit souvent des mêmes régions où le changement climatique a déjà affecté plusieurs saisons de récolte.
« Nous devons produire des cultures capables de résister à des vagues de chaleur plus fréquentes et plus intenses si nous voulons répondre aux besoins alimentaires de la population dans les régions les plus exposées aux baisses de rendement dues au réchauffement climatique », a déclaré Katherine Meacham-Hensold, responsable scientifique du projet Obtenir une efficacité photosynthétique accrue (RIPE) dans l'Illinois. « L'augmentation de 30 % de la masse des tubercules observée dans nos essais sur le terrain montre la promesse d'une amélioration de la photosynthèse pour permettre des cultures adaptées au climat. »
Meacham-Hensold a dirigé ces travaux pour RIPE, un projet de recherche international qui vise à accroître l'accès à la nourriture à l'échelle mondiale en développant des cultures vivrières qui transforment l'énergie solaire en nourriture de manière plus efficace. RIPE a été soutenu de 2017 à 2023 par la Fondation Bill & Melinda Gates, la Foundation for Food & Agriculture Research et le ministère britannique des Affaires étrangères, du Commonwealth et du Développement. Il est actuellement soutenu par Bill & Melinda Gates Agricultural Innovations (Gates Ag One).
La photorespiration est un processus photosynthétique qui réduit l'absorption de carbone et donc le rendement des cultures de soja, de riz et de légumes jusqu'à 40 %. La photorespiration se produit lorsque la Rubisco réagit avec une molécule d'oxygène plutôt qu'avec du CO2, ce qui se produit autour de 25% du temps et encore plus fréquemment dans hautes températuresLes plantes doivent alors utiliser une grande quantité d'énergie pour métaboliser le sous-produit toxique causé par la photorespiration (glycolate). Une énergie qui aurait pu être utilisée pour une plus grande croissance.
Les membres précédents de l'équipe RIPE avaient montré qu'en ajoutant deux nouveaux gènes, la glycolate déshydrogénase et la malate synthase, aux voies d'un modèle végétal, ils pourraient améliorer l'efficacité photosynthétiqueLa nouvelle génétique a métabolisé la toxine (glycolate) dans le chloroplaste, le compartiment foliaire responsable de la photosynthèse, plutôt que d’avoir besoin de la déplacer à travers d’autres régions de la cellule.
Ces économies d'énergie ont permis de réaliser des gains de croissance dans une culture modèle, ce qui, selon l'équipe actuelle, se traduirait par une augmentation de la masse de leur culture vivrière. Ils ont non seulement constaté une différence, mais aussi des avantages, récemment publié dans Global Change Biology, ont été triplés dans des conditions de canicule, qui deviennent plus fréquentes et plus intenses à mesure que le réchauffement climatique progresse.
Plutôt que de se faner sous l’effet de la chaleur, les pommes de terre modifiées ont produit 30 % de tubercules de plus que les pommes de terre du groupe témoin, tirant pleinement parti de leur thermotolérance accrue en matière d’efficacité photosynthétique.
« Un autre aspect important de cette étude a été la démonstration que notre manipulation génétique de la photosynthèse qui a produit ces augmentations de rendement n’a eu aucun impact sur la qualité nutritionnelle de la pomme de terre », a déclaré Don Ort, professeur Robert Emerson de biologie végétale et de sciences des cultures et directeur adjoint du projet RIPE. « La sécurité alimentaire ne se résume pas seulement à la quantité de calories qui peut être produite, mais nous devons également tenir compte de la qualité de la nourriture. »
Des essais sur le terrain dans plusieurs endroits sont nécessaires pour confirmer les conclusions de l'équipe dans des environnements variés, mais des résultats encourageants sur les pommes de terre pourraient signifier que des résultats similaires pourraient être obtenus dans d'autres cultures de tubercules comme le manioc, un aliment de base dans les pays d'Afrique subsaharienne qui devraient être fortement touchés par la hausse des températures mondiales.
LIRE L'ARTICLE:
Meacham-Hensold, K., Cavanagh, AP, Sorensen, P., South, PF, Fowler, J., Boyd, R., Jeong, J., Burgess, S., Stutz, S., Dilger, RN, Lee, M., Ferrari, N., Larkin, J. et Ort, DR (2024), Le raccourcissement de la photorespiration protège la photosynthèse et le rendement des tubercules de pomme de terre contre le stress dû aux vagues de chaleur. Global Change Biology, 30 : e17595. https://doi.org/10.1111/gcb.17595
Un article de commentaire facile à lire qui contextualise cette recherche est disponible ici : https://doi.org/10.1111/gcb.17609
