Le traitement de signalisation du sucre pourrait augmenter les rendements de blé jusqu’à 12%

L’amélioration de la capacité de signalisation du sucre des plantes de blé pourrait fournir des rendements accrus allant jusqu’à 12%, selon des chercheurs de Rothamsted, de l’Université d’Oxford et du Rosalind Franklin Institute, publié dans la revue Biotechnologie de la nature. Il s’agit d’un ordre de grandeur supérieur aux augmentations annuelles de rendement en cours de reproduction.

L’effet a été obtenu en appliquant une molécule de pré-signalisation du tréhalose 6-phosphate (T6P) aux plantes. T6P est une molécule de signalisation qui régule l’équivalent végétal de la «glycémie». Il s’agit d’un régulateur majeur du métabolisme, de la croissance et du développement, notamment l’activation de la voie de la synthèse de l’amidon, les glucides alimentaires les plus importants au monde.

Le lien a été découvert lors des recherches lancées à Rothamsted en 2006. Maintenant, une étude sur le terrain de quatre ans utilisant des parcelles de Cimmyt, du Mexique et d’Inta, l’Argentine a confirmé que la nouvelle technologie pouvait apporter des améliorations majeures à rendement.

Le blé a une génétique complexe et le ciblage des goulots d’étranglement génétiques dans le matériel génétique rend l’amélioration par la reproduction loin d’être simple. Une application chimique de T6P agit comme un interrupteur pour la biosynthèse de l’amidon dans les grains, qui constitue la base des rendements de blé. Cela stimule à son tour la photosynthèse dans la feuille de drapeau, en raison d’une plus grande demande de blocs de construction du carbone pour la garniture de céréales.

Des expériences dans des environnements contrôlés semblaient prometteurs, mais cette nouvelle étude montre que l’application peut fournir dans des conditions de terrain. Non seulement le T6P a augmenté les rendements de blé au cours de chacune des quatre années dans les essais en Argentine et au cours d’une année supplémentaire à Cimmyt au Mexique, mais il l’a fait indépendamment des précipitations, le principal facteur abiotique incontrôlé qui limite les rendements à l’échelle mondiale.

Il peut même être possible de réduire les applications d’engrais car le traitement T6P active les gènes de la synthèse des acides aminés et des protéines dans les grains ainsi que la voie de la synthèse de l’amidon. Ceci est important car un problème majeur dans les nouvelles variétés de blé à plus haut rendement est la dilution de la teneur en protéines, nécessitant une augmentation des engrais pour maintenir la qualité pour la fabrication du pain.

“Le chemin de la découverte à la traduction a pris 25 ans”, explique le Dr Matthew Paul de Rothamsted, qui a dirigé la recherche avec le professeur Ben Davis au Rosalind Franklin Institute et à l’Université d’Oxford. «De tels délais ne sont pas non-typiques dans la recherche sur les plantes des Skies bleus, mais nous espérons que les nouvelles technologies, telles que l’IA et les techniques analytiques plus rapides, peuvent accélérer ce processus.

“Nous aurons besoin de beaucoup plus d’innovations comme celle-ci pour créer une agriculture durable et résiliente au cours des prochaines décennies. Je suis très reconnaissant à mes excellents gens, collègues et équipes et pour les subventions de l’UKRI-BBSRC, ce qui a rendu ce travail possible. Aller aussi loin a été un travail difficile mais extrêmement enrichissant.”

Rothamsted et Oxford ont créé Sugarox, une entreprise de spin-out, pour livrer cette recherche aux agriculteurs. Le Dr Cara Griffiths, auteur principal du document de recherche et PDG de Sugarox, a déclaré: “Il est excitant de pouvoir prendre des technologies de pointe du banc vers le domaine. Obtenir ce type d’impact est souvent difficile à traduire sur le terrain, et ce travail a démontré que de nouvelles intrants de cultures ont une énorme promesse d’améliorer le rendement et la résilience dans nos systèmes de culture, ce qui est particulièrement important dans un changement climatique rapide.” “

“Ce travail fournit un excellent exemple de cas où la manipulation sélective directe des structures moléculaires clés, plutôt que la génétique ou l’édition de gènes, dans un système de vie change la donne”, a déclaré le professeur Davis. “Il a été très inspirant de concevoir et de découvrir cette nouvelle classe de« drogue pour les plantes ».»