Les plantes communiquent secrètement entre elles par le biais du sol, et ces messages souterrains pourraient limiter les rendements des cultures. Une nouvelle étude récemment publiée dans AoB PLANTS constaté que Les plants de sorgho détectent leurs voisins grâce à des signaux qui se propagent dans l'eau du sol., déclenchant d'importants changements de croissance qui pourraient expliquer pourquoi l'augmentation de la densité de plantation ne conduit pas toujours à des rendements plus élevés.
Les agriculteurs savent depuis longtemps que la densité de plantation est importante. Si les cultures sont trop serrées, elles poussent moins bien et les rendements diminuent. À l'inverse, si elles sont trop espacées, ils gaspillent des terres précieuses qui pourraient servir à cultiver davantage. Ce qui restait moins clair, c'était la façon dont les plantes perçoivent leurs voisines, notamment sous terre, où les racines interagissent et communiquent à l'abri de nos regards.
Pour mieux comprendre ces interactions souterraines, Shiran Ben-Zeev et ses collègues ont étudié comment différentes variétés de sorgho, une céréale résistante à la sécheresse qui nourrit de nombreuses populations en Afrique et en Asie, réagissent à la présence de plantes voisines. Ils ont mis en place des expériences pour déterminer si les plantes communiquaient réellement entre elles par voie chimique ou si leur réaction était simplement due à leur proximité. Les chercheurs souhaitaient savoir si le comportement des plants de sorgho était modifié par la simple présence d'autres plants de sorgho à proximité.
L'équipe a utilisé deux méthodes pour cultiver des plantes ensemble. Dans la première, un plant de sorgho principal était entouré de plants voisins dans le même pot, mais les feuilles de ces derniers étaient protégées de la lumière par un système d'ombrage. Ainsi, les plantes interagissaient entre elles par le biais de leurs racines plutôt que par une simple compétition pour la lumière.
Dans le second système, les plantes n'ont jamais été cultivées ensemble. Une solution nutritive était injectée dans des pots contenant des plants de sorgho, puis les chercheurs utilisaient cette solution pour arroser d'autres pots contenant une seule plante cible. Ainsi, la plante cible ne recevait que les signaux chimiques provenant des racines des autres plantes.
Lorsque les plantes étudiées partageaient un pot avec d'autres plantes, leur croissance était systématiquement réduite. Leur poids sec, leur hauteur et leur surface foliaire étaient tous inférieurs à ceux des plantes cultivées isolément. Les plantes exposées à leurs voisines présentaient une conductance stomatique plus faible, ce qui signifie qu'elles fermaient partiellement les pores de leurs feuilles qui contrôlent les échanges gazeux (stomates), ainsi qu'une efficacité réduite du photosystème II, un élément clé de la photosynthèse.
Cependant, dans le second système expérimental, bien que les plantes ne se soient jamais touchées et n'aient pas été en compétition directe pour l'espace ou les nutriments, elles ont présenté le même comportement. Les plantes cibles arrosées avec une solution ayant traversé les racines d'autres plantes ont montré des taux d'assimilation photosynthétique et une conductance stomatique réduits, tout comme les plantes voisines.
« Grâce à deux expériences complémentaires, nous avons cherché à déterminer si les effets souterrains des plantes voisines pouvaient modifier leur croissance, leur développement et leur physiologie, même en présence de ressources abondantes. Globalement, nos résultats confirment notre hypothèse selon laquelle les réponses aux racines des plantes voisines peuvent influencer la productivité des plantes indépendamment de la disponibilité des nutriments. »
Cela suggère que les plants de sorgho libèrent des messages chimiques dans l'eau du sol, que leurs voisins peuvent détecter et auxquels ils réagissent. Ces signaux semblent suffisamment puissants pour modifier la croissance d'autres plantes, même éloignées les unes des autres.
Ce qui est particulièrement intéressant, c'est que différentes variétés de sorgho ont réagi avec une intensité variable aux mêmes signaux. Toutes les variétés testées ont présenté le même comportement : elles n'appréciaient pas la proximité de leurs voisines, mais certaines étaient plus sensibles que d'autres. C'est cette variation que recherchent les sélectionneurs de plantes. Si les scientifiques parviennent à identifier les gènes qui contrôlent la sensibilité à ces signaux souterrains, ils pourraient créer des variétés de sorgho capables d'ignorer ces messages et de continuer à pousser même lorsque les plants sont très serrés.
LIRE L'ARTICLE
Ben-Zeev S., Penn A. Lawrence-Paul E., Abrams DR, Ben-Zeev R., Lowry C. et Lasky J. (2025) « La perception des voisins par le biais des rhizodépôts chez le sorgho affecte la physiologie et la productivité de la plante » AoB PLANTS. Disponible à l'adresse: https://doi.org/10.1093/aobpla/plaf065
Image de couverture: Sorgho bicolore by zebedeugalinha/iNaturalist CC-BY
