Le rapport suggère que les cultures à l’épreuve des futurs nécessiteront un effort urgent et cohérent

Dans une revue dans le Transactions philosophiques de la Royal Society B, Stephen Long, professeur de sciences cultivées et de biologie des plantes à l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign, décrit les efforts de recherche pour “à l’épreuve des futures” les cultures qui sont essentielles pour nourrir un monde affamé dans un climat changeant. Long, qui a passé des décennies à étudier le processus de photosynthèse et de trouver des moyens de l’améliorer, donne un aperçu des principales conclusions scientifiques qui offrent une lueur d’espoir.

Des températures plus élevées, des sécheresses plus fréquentes et plus longues, des événements de précipitations catastrophiques et des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique croissants influencent tous la croissance, le développement et la viabilité reproductive des plantes cultivées, écrit-il. Alors que certaines plantes et régions peuvent bénéficier de certains aspects du changement climatique, sans intervention prolongée et coûteuse, beaucoup d’autres subiront des baisses potentiellement catastrophiques.

“D’ici 2050-2060, les cultures connaîtront un environnement considérablement différent à partir d’aujourd’hui”, écrit Long. À partir de son niveau préindustriel d’environ 200 parties par million, “atmosphérique Co₂ atteint 427 ppm en 2024 et devrait être d’environ 600 ppm d’ici 2050. “

La chaleur extrême, les sécheresses, les inondations et autres événements liés au climat perturbent déjà les systèmes agricoles. La température projetée extrême et l’instabilité climatique réduiront davantage les rendements des cultures, augmentant la famine, les troubles politiques et la migration de masse, écrit-il.

Il y a cependant un certain espoir. Il peut être possible de modifier les cultures de manière à leur permettre de persister et peut-être même augmenter les rendements malgré les défis, a déclaré Long. Bien que le processus prenne du temps et puisse être coûteux, le travail a déjà commencé.

Par exemple, les chercheurs évaluent la tolérance à la chaleur, à la sécheresse et aux inondations de différentes variétés de plantes cultivées spécifiques, identifiant ceux qui ont des attributs potentiellement bénéfiques. La découverte des traits génétiques qui confèrent ces avantages permettra aux scientifiques de développer des cultures – grâce à la reproduction des plantes et / ou au génie génétique – qui peut mieux résister aux extrêmes.

Grâce à un travail minutieux, les scientifiques ont découvert que certaines variétés de riz peuvent survivre jusqu’à deux semaines de submergence pendant les périodes d’inondations intenses, tandis que d’autres variétés sont plus tolérantes à la chaleur que d’autres. Les résultats offrent des opportunités de développer des cultivars plus rusés.

Les plantes doivent résister à un éventail de défis à mesure que les températures augmentent. La capacité de séchage de l’atmosphère, qui augmente avec la température, tire l’humidité des feuilles de plantes à travers de minuscules pores appelés stomates. Cela réduit l’efficacité de l’utilisation de l’eau végétale, a déclaré Long, soutenant déjà des ressources en eau rares dans de nombreuses parties du globe.

“Une plante peut fermer partiellement ses stomates pour conserver l’humidité, mais cela peut interférer avec sa capacité à dessiner du dioxyde de carbone de l’atmosphère, une étape clé dans la photosynthèse”, a déclaré Long.

Dans des expériences de laboratoire et de terrain, les chercheurs ont constaté que l’augmentation de l’expression du gène pour une protéine capteur trouvée dans les plantes réduisait la perte d’eau par des stomates sans interférer avec la photosynthèse.

“Le résultat a été une amélioration de 15% de l’efficacité d’utilisation de l’eau au niveau des feuilles dans le tabac cultivé sur le terrain et une diminution de 30% de l’utilisation de l’eau entière”, a écrit Long. En raison de la vitesse élevée à laquelle il peut être génétiquement modifié, le tabac est souvent utilisé comme “lit d’essai” pour étudier les altérations qui peuvent être utilisées dans une variété d’autres plantes.

Les chercheurs ont également trouvé des moyens de réduire la densité des stomates sur les feuilles du riz et du blé, améliorant l’efficacité de l’utilisation de l’eau de 15 à 20% sans diminution du rendement.

Le dioxyde de carbone élevé à sa propre modification modifie la physiologie des plantes, parfois de manière bénéfique en stimulant la photosynthèse, mais aussi de manière nuisible, a déclaré Long. CO élevé₂ Peut changer le contrôle métabolique des plantes en modifiant les niveaux d’enzymes clés. Les scientifiques ont découvert que l’ajustement des niveaux de protéines qui régulent Rubisco, une enzyme photosynthétique clé, peut stimuler l’efficacité photosynthétique en présence de CO élevé₂.

Pour démontrer quels types de gains sont possibles dans les cultures alimentaires, les longs progrès remarquables réalisés dans la recherche sur le maïs, dont près de 80% sont utilisés dans la production d’éthanol et pour nourrir les animaux, pas les humains.

“Entre 1980 et 2024, les rendements de maïs américains ont doublé tandis que le sorgho s’est amélioré de seulement 12%”, a-t-il déclaré. Le succès dans le maïs est le résultat d’investissements massifs de grandes sociétés multinationales. Les mêmes investissements ne sont pas encore effectués du côté domaine public de l’équation.

Sans investissement similaire, “il est difficile de voir comment les opportunités… pour la fulguration de nos cultures peuvent être mises en œuvre à l’échelle qui est nécessaire”, écrit-il.