Avec la population humaine qui devrait passer 7,4 milliards à plus de 11 milliards de personnes d’ici 2100, certains scientifiques espèrent que la manipulation du microbiome végétal pourrait ouvrir de nouvelles façons de répondre à la demande croissante de produits alimentaires.
Mais l’élevage des communautés plus bénéfiques de microbes dans et sur les plantes de culture peut être plus facile dans certains tissus végétaux et les conditions de plus en plus que les autres, estime une étude menée par des chercheurs de l’Université Duke.
Les résultats apparaissent 12 Juillet dans Nature Communications.
Mentionnez le microbiome, et la plupart des gens pensent de la grande armée de bactéries microscopiques et les champignons qui se développent à l’intérieur du corps humain, nous aider à digérer nos aliments et lutter contre l’infection.
Mais les plantes sont également à la maison à des millions de microbes qui ont un impact énorme sur la santé des plantes et la croissance. Les bactéries bénéfiques qui vivent dans et sur les racines et les feuilles peuvent aider les plantes absorbent les minéraux et les nutriments du sol, repousser les agents pathogènes et de résister sel, la chaleur et la sécheresse.
Des études antérieures ont montré que les gènes d’une plante peut façonner son microbiome dans le laboratoire, mais beaucoup moins d’études ont mesuré la mesure dans laquelle le microbiome plante est sous contrôle génétique dans le domaine.
« Il peut y avoir des milliers de différents types de bactéries dans une seule feuille», a déclaré le premier auteur Maggie Wagner, qui était un étudiant diplômé de Duke au moment de l’étude. « La question est: quels facteurs influencent les microbes qui finissent par vivre dans l’usine? »
Pour démêler les effets relatifs des gènes d’une plante, de l’environnement et d’autres facteurs, Wagner et ses collègues ont utilisé le séquençage d’ADN pour analyser le microbiome d’une fleur sauvage grêles appelé Boechera stricta où il pousse sauvage dans les montagnes Rocheuses.
lignes génétiquement identiques de la plante ont été mises à germer à partir de semences dans les serres à Duke, puis transplantées dans trois jardins expérimentaux dans le centre de l’Idaho que les semis.
Deux à quatre ans plus tard, les chercheurs sont retournés à récolter les plantes. Ils séquencées l’ADN bactérien dans les racines et les feuilles de 440 individus.
Quand ils ont comparé les séquences bactériennes qu’ils ont trouvé aux bases de données de microbes connus, les chercheurs ont détecté près de 4.000 types de bactéries vivant à l’intérieur des plantes.
Proteobacteria et Actinobactéries étaient les groupes bactériens les plus courants. Abritaient des racines de deux à dix fois plus de bactéries que les types de feuilles.
Les différences environnementales entre les sites et entre les années tels que le pH du sol, l’humidité et la température ont eu la plus grande influence sur le maquillage bactérienne des plantes.
En moyenne, 5 pour cent ou moins de la variation de la diversité microbienne a été contrôlée par la génétique des plantes. L’influence des gènes de plantes a été plus forte dans les feuilles que dans les racines, et varie considérablement d’un site à l’autre.
«Il y a beaucoup d’intérêt à exploiter la puissance de microbiomes pour la santé des plantes, en particulier pour les plantes de culture», a déclaré Wagner, maintenant chercheur postdoctoral au Département de phytopathologie à l’Université d’État de Caroline du Nord.
Les entreprises agricoles sont déjà revêtement des semences avec des microbes bénéfiques ou en les ajoutant au sol pour stimuler la production de cultures telles que le soja et le maïs et de réduire notre dépendance aux engrais et pesticides.
Ces résultats soutiennent l’idée qu’il est également possible d’utiliser la sélection végétale traditionnelle pour façonner le microbiome des plantes. Mais au moins pour les cultures dans la même famille de plantes comme Boechera, comme le chou et le brocoli, l’élevage une meilleure microbiome peut être plus facile dans les feuilles que les racines, et une communauté microbienne qui se reproduit vrai dans un endroit ou un ensemble de conditions de croissance ne peut pas être fiable hérité dans d’autres.
