Turbocompresser la photosynthèse pour nourrir le monde

Deux de moins, il reste un. Les chercheurs ont terminé la deuxième des trois étapes majeures nécessaires pour dynamiser la photosynthèse dans des cultures telles que le blé et le riz, ce qui pourrait augmenter les rendements d'environ 36 à 60 % pour de nombreuses plantes. Parce qu'elle est plus efficace, la nouvelle méthode de photosynthèse pourrait également réduire la quantité d'engrais et d'eau nécessaire à la culture des aliments.

Cette plante de tabac utilise des gènes prélevés sur des bactéries pour la photosynthèse.

Des chercheurs de l'Université Cornell et de Rothamsted Research au Royaume-Uni ont réussi à transplanter des gènes d'un type de bactérie, appelé cyanobactérie, dans des plants de tabac, qui sont souvent utilisés dans la recherche. Les gènes permettent à la plante de produire une enzyme plus efficace pour convertir le dioxyde de carbone de l'atmosphère en sucres et autres glucides. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans la revue La nature .

Les scientifiques savent depuis longtemps que certaines plantes sont beaucoup plus efficaces pour transformer le dioxyde de carbone en sucre que d'autres plantes. Ces plantes à croissance rapide, appelées plantes C4, comprennent le maïs et de nombreux types de mauvaises herbes. Mais 75 % des cultures mondiales (appelées plantes C3) utilisent une forme de photosynthèse plus lente et moins efficace. Les chercheurs tentent depuis longtemps de transformer certaines plantes C3, notamment le blé, le riz et les pommes de terre, en plantes C4. L'approche a récemment été stimulée par de nouvelles technologies d'édition de gènes de haute précision qui sont appliquées au Projet Riz C4 (voir Pourquoi nous aurons besoin d'aliments génétiquement modifiés).

Les chercheurs de Cornell et Rothamsted ont adopté une approche plus simple. Plutôt que de tenter de convertir une plante C3 en plante C4 en modifiant son anatomie et en ajoutant de nouveaux types et structures cellulaires, les chercheurs ont modifié les composants des cellules existantes. Si vous pouvez avoir un mécanisme plus simple qui ne nécessite pas de modifications anatomiques, c'est très bien, dit Daniel Voytas , directeur du Center for Genome Engineering de l'Université du Minnesota.

Au lieu d'imiter les plantes C4, les chercheurs ont emprunté un mécanisme de photosynthèse en trois parties aux cyanobactéries. Premièrement, les protéines forment un compartiment spécial au sein d'une cellule végétale qui concentre le CO2 ; deuxièmement, le compartiment contient une enzyme rapide pour convertir ce CO2 ; et troisièmement, les cellules utilisent des pompes spéciales dans leurs membranes pour faire entrer le CO2 dans les cellules.

Plus tôt cette année, les chercheurs ont conçu des cellules pour former les compartiments spéciaux de CO2. La nouvelle recherche s'occupe de la deuxième partie - l'enzyme rapide. Ils collaborent avec d'autres chercheurs sur la troisième partie, les pompes. En fin de compte, les chercheurs devront assembler les trois parties dans les mêmes usines.

Maureen Hansen , professeur de biologie moléculaire et de génétique à Cornell, affirme que les progrès ne seront pas visibles dans les cultures vivrières commerciales avant au moins cinq ou 10 ans.

Pour ce faire, il ne s'agira pas simplement de greffer un ou deux gènes. Il faudra transférer 10 à 15 gènes et s'assurer que les gènes sont stables, dit Prix ​​doyen , professeur de médecine, de biologie et d'environnement à l'Université nationale australienne. Price n'a pas été impliqué dans la recherche actuelle. Ce n'est qu'alors que des essais approfondis sur le terrain pourront commencer, ainsi que le processus de réglementation des cultures génétiquement modifiées.

L'approche sera probablement limitée dans un premier temps à quelques plantes que les chercheurs sont particulièrement doués pour modifier génétiquement, comme les pommes de terre, les tomates, les aubergines et les poivrons. Cependant, dit Price, il existe des solutions de contournement génétiques qui pourraient rapidement rendre cela possible dans un plus large éventail de cultures.

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