Genotype-dependent reductions of competition are associated with yield maintenance in a modern common wheat Triticum aestivum L. cultivar
Cette étude démontre que le cultivar de blé moderne Norin 61 maintient son rendement en monoculture en présentant des ajustements de l'allocation tige-racine dépendants du génotype qui réduisent la compétition avec des voisins génétiquement identiques, un mécanisme moins prononcé chez les variétés traditionnelles.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Les plantes ne sont pas des habitants passifs de la Terre ; elles sont des compétitrices actives. Lorsqu'elles poussent les unes près des autres, elles luttent pour la lumière du soleil, l'eau et les nutriments dans le sol. Dans la nature, cette lutte mène souvent à une course aux armements gaspilleuse. Pour prendre l'avantage, une plante peut consacrer un surplus d'énergie à développer un système racinaire massif afin de voler les nutriments de sa voisine. Bien que cela aide l'individu, cela nuit au groupe, car cette énergie aurait pu être utilisée pour produire des graines. Cette dynamique, où l'intérêt personnel de l'individu réduit la productivité globale d'une population, est un concept bien connu en écologie. Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que la sélection variétale moderne avait résolu ce problème en créant des plantes qui cessent simplement de lutter aussi intensément, permettant ainsi aux agriculteurs de cultiver des champs denses de cultures identiques sans que les plantes ne gaspillent d'énergie à se combattre entre elles.
Cependant, une nouvelle étude suggère que l'histoire est plus complexe. Des chercheurs de l'Université de Hirosaki et de l'Université de Kyoto ont cherché à savoir si les plantes de blé modernes ont appris un tour plus sophistiqué : elles pourraient non seulement cesser de lutter, mais plutôt apprendre à reconnaître leurs voisines. Si une plante peut déterminer que la voisine à côté d'elle est son jumeau génétique, elle pourrait choisir de relâcher ses défenses. Mais si la voisine est différente, la plante pourrait revenir en mode combat. Cette capacité à faire la différence entre un « ami » et un « étranger » pourrait être une clé cachée expliquant pourquoi les champs de blé modernes produisent autant de nourriture.
L'équipe s'est concentrée sur le blé commun, spécifiquement une variété moderne appelée Norin 61, et l'a comparée à trois variétés plus anciennes et traditionnelles, connues sous le nom de landraces. Ils voulaient voir si ces plantes pouvaient détecter l'identité génétique de leurs voisines et adapter leur comportement en conséquence. Pour tester cela, ils devaient d'abord confirmer que la manière dont une plante répartit son énergie entre ses feuilles et ses racines compte réellement dans un combat. Dans une expérience contrôlée, ils ont fait pousser des paires de plants de blé ensemble. Ils ont trouvé un schéma clair : les plantes qui consacraient plus d'énergie à leurs feuilles par rapport à leurs racines étaient celles qui réussissaient à supprimer la croissance de leurs voisines. En d'autres termes, un ratio élevé de biomasse tige/racine était le signe d'un fort compétiteur.
Ensuite, les chercheurs ont testé si les plantes pouvaient percevoir l'identité de leurs voisines sans même les toucher. Ils ont collecté le liquide qui suinte des racines des plantes, appelé exsudats racinaires, qui agissent comme des signaux chimiques dans le sol. Ils ont fait pousser de nouveaux semis de blé dans des pots et les ont arrosés avec ces liquides racinaires. Certains ont reçu de l'eau provenant de la même variété, d'autres d'une variété différente, et certains ont reçu de l'eau pure comme témoin. Les résultats ont montré une différence frappante entre le blé moderne et le blé traditionnel. Les landraces plus anciennes réagissaient à la présence de n'importe quel voisin, ou pas du tout, mais elles ne semblaient pas distinguer un voisin de leur propre espèce d'un autre.
Le Norin 61 moderne, cependant, se comportait différemment. Lorsqu'il était arrosé avec des exsudats racinaires de son propre type, il maintenait son mode de croissance stable, ne montrant aucun signe d'intensification du combat. Mais lorsqu'il recevait des exsudats racinaires d'une variété différente, il changeait de stratégie, consacrant plus d'énergie à ses feuilles et moins à ses racines, un mouvement qui signalait qu'il se préparait à la compétition. La plante semblait dire : « Si mon voisin est comme moi, nous pouvons partager l'espace. Si mon voisin est différent, je dois me battre pour les ressources. » Cela suggère que la sélection moderne n'a pas seulement rendu le blé moins compétitif ; elle a peut-être sélectionné des plantes assez intelligentes pour n'être compétitives que lorsque cela est nécessaire.
Pour voir si ce comportement aidait réellement les plantes à produire plus de nourriture, l'équipe a cultivé le blé selon trois scénarios : seul, avec un voisin de la même variété, et avec un voisin d'une variété différente. Le Norin 61 moderne s'est remarquablement bien comporté lorsqu'il était cultivé avec son propre type. Il a produit presque autant de grains qu'en étant cultivé seul, ne perdant qu'une infime fraction de son rendement potentiel. Mais lorsqu'il était contraint de rivaliser avec une variété différente, sa production de grains chutait de plus de moitié. Les landraces plus anciennes ne présentaient pas ce même schéma ; elles peinaient à maintenir leur rendement, quel que soit leur voisin.
L'étude indique que la variété moderne de blé a développé une forme d'intelligence sociale. En reconnaissant l'identité génétique de ses voisines grâce à des indices chimiques dans le sol, elle peut éviter de gaspiller de l'énergie dans une compétition inutile lorsqu'elle est entourée de son propre type. Cela permet à l'ensemble du champ de se concentrer sur la production de grains plutôt que sur le combat. Bien que les chercheurs précisent que cela a été observé sur une seule variété moderne et que d'autres mécanismes pourraient être en jeu pour d'autres cultures, les découvertes offrent une perspective nouvelle sur la façon dont la sélection humaine a façonné le comportement des plantes. Il semble que le secret des hauts rendements dans les monocultures modernes ne soit pas que les plantes sont devenues passives, mais qu'elles sont devenues sélectives, sachant exactement quand combattre et quand laisser leurs voisines tranquilles.
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