Le phosphore est susceptible d'être un problème pour les agriculteurs à l'avenir. La surutilisation signifie qu'il pourrait y avoir une pénurie de ce nutriment vital. Nouvelle recherche de Li et ses collègues, publiée dans la revue AoB PLANTS, étudie le soja (Glycinemax) semis et comment ces semis réagissent à un manque de phosphore. L'équipe a découvert que la pénurie de phosphore provoquait des changements intrigants dans le métabolisme et l'expression des gènes du soja. La recherche aide à démêler les stratégies cachées que les plantes déploient pour survivre sous un stress nutritif, ouvrant potentiellement la voie à des cultures plus robustes et plus résistantes à l'avenir.

Le soja est le deuxième plus grande source d'huile végétale , l’aspect économique principale source d'alimentation animale. Mais ce n'est pas seulement leur punch nutritionnel qui les rend spéciaux. Ces plantes polyvalentes peuvent prospérer dans une gamme d'environnements, y compris difficiles sols salins-alcalins, ce qui en fait un excellent modèle pour étudier comment les plantes résistent aux conditions défavorables.

Cependant, comme toutes les plantes, le soja a besoin de certains nutriments pour survivre, et phosphore est l'un d'eux. Ce nutriment vital est, malheureusement, difficile à trouver dans de nombreux sols, souvent enfermé en raison des activités des micro-organismes et de sa tendance à se lier aux ions métalliques. Les agriculteurs réagissent souvent en appliquant des engrais riches en phosphore, mais cela peut entraîner des impacts environnementaux néfastes tels que eutrophisation de l'eau, une croissance excessive d'algues et un appauvrissement en oxygène des masses d'eau.

Li et ses collègues ont découvert que le soja combat la carence en phosphore grâce à diverses adaptations, allant de la modification de leurs structures physiques à la modification de leur métabolisme. Une stratégie de survie fascinante consiste à gérer le phosphore dans leurs membranes cellulaires. En cas de carence en phosphore, les plantes dégradent leurs phospholipides, la partie riche en phosphore de leurs membranes cellulaires, pour obtenir du phosphore. Ils remplacent ensuite ces phospholipides par différents lipides pour maintenir la stabilité membranaire.

Ils l'ont découvert en cultivant un tas de plants de soja à l'extérieur, en surveillant attentivement la température et l'humidité pour s'assurer qu'elles étaient parfaites. Chaque plante avait son propre pot, rempli de 2.5 kg de sable. Cinq semaines après le début de leur vie, les chercheurs ont divisé les pots en cinq groupes, un groupe étant le "des bactéries» (il n'a subi aucun traitement).

Les quatre autres groupes ont été mis au régime. Au lieu de l'habituelle assiette complète de nutriments, ils ont reçu une solution contenant moins de phosphore pendant différentes durées, allant de un à quinze jours. Après le traitement, les scientifiques ont vérifié la croissance des plantes. Ils ont lavé le sable, mesuré les racines et enregistré le poids des plantes, à la fois fraîches et après séchage dans un four et un sécheur sous vide.

Pour obtenir des informations encore plus détaillées, les chercheurs ont broyé les plantes séchées, les ont traitées avec un acide fort et ont mesuré la quantité de divers éléments nutritifs à l'aide d'un spectromètre. Ils ont également extrait une gamme de composés chimiques des plantes pour étudier la réponse métabolique de la plante.

Ensuite, l'équipe s'est tournée vers les gènes des plantes. Ils ont extrait les plantes ARN, une molécule qui transporte l'information génétique, pour créer des bibliothèques de matériel génétique. Ces bibliothèques ont ensuite été séquencées, ou lues, par une machine. Cela donne un aperçu détaillé de l'activité génétique de la plante sous stress phosphoré.

Enfin, pour confirmer leurs résultats, les chercheurs ont choisi au hasard dix gènes présentant des changements lors de la pénurie de phosphore et les ont testés à nouveau avec une autre méthode. Tout cela a été fait pour voir comment les plants de soja s'adaptaient aux conditions dans lesquelles ils étaient placés.

Ils ont constaté que sous un stress de carence en phosphore, le poids frais et sec des racines et le nombre de nodules racinaires commençaient à diminuer après deux jours, avec des réductions plus importantes observées à 15 jours. Cependant, des racines plus légères ne signifient pas des racines plus courtes. La longueur des racines a augmenté sous un stress de carence en P, avec une augmentation de 30.3 % observée après 15 jours de stress.

L'étude a trouvé 61 métabolites affectés par une carence en phosphore, y compris des sucres/polyols, des acides aminés, des acides organiques, des acides gras et des substances lipidiques.

Cette nouvelle recherche ouvre des voies intrigantes pour comprendre comment les plantes, en particulier le soja, s'adaptent à la rareté du phosphore. Plus qu'un simple casse-tête biologique abstrait, cette étude a des implications pratiques importantes. Les gènes identifiés, tels que GmPS, GmPHT1, GmPAP, GmSPX et GmSQD, peuvent agir comme des points d'intervention critiques pour améliorer l'efficacité du phosphore dans les cultures. Cela pourrait conduire à des variétés de cultures améliorées qui peuvent faire un meilleur usage des réserves limitées de phosphore, ce qui a de larges implications pour la sécurité alimentaire et l'agriculture durable.

LIRE L'ARTICLE
Li, M., Zhou, J., Liu, Q., Mao, L., Li, H., Li, S. et Guo, R. (2023) "Variation dynamique de l'absorption des nutriments, des indices métabolomique et transcriptomique du soja (Glycinemax) semis sous carence en phosphore, " AoB PLANTS, 15(2), p. lad014. Disponible à: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad014.