Plant growth-promoting rhizobacteria alleviate drought-stress in upland rice
Cette étude démontre que l'inoculation de la variété de riz de montagne sensible à la sécheresse, Samambaia Branco, avec des rhizobactéries promotrices de la croissance végétale (PGPR) spécifiques atténue significativement le stress hydrique en induisant des changements robustes de l'architecture racinaire, en améliorant l'état hydrique par l'ajustement osmotique et en optimisant l'efficacité de l'utilisation de l'eau, préservant ainsi le rendement en grains.
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La sécheresse est l'une des menaces les plus persistantes pour les aliments que nous cultivons, capable de transformer des champs fertiles en terres arides lorsque la pluie ne vient pas. Les plantes ont leurs propres moyens de survivre aux périodes de sécheresse, comme la fermeture des minuscules pores sur leurs feuilles pour empêcher l'eau de s'échapper ou le creusement de racines plus profondes pour trouver l'humidité. Cependant, ces défenses naturelles ont souvent des limites, en particulier pour les cultures qui ne sont pas naturellement robustes. Ces dernières années, les scientifiques ont commencé à chercher de l'aide dans le monde microscopique sous le sol. Ils ont découvert que certaines bactéries bénéfiques, vivant juste autour des racines des plantes, peuvent agir comme des partenaires de survie. Ces microbes, connus sous le nom de rhizobactéries promotrices de la croissance végétale, peuvent produire des hormones, aider les plantes à absorber les nutriments et même déclencher des changements chimiques qui rendent la plante plus résiliente au stress. La question que les chercheurs se posent désormais est de savoir si nous pouvons utiliser ces alliés minuscules pour protéger les cultures vulnérables face à la fréquence croissante des sécheresses sévères causées par un changement climatique.
Dans une serre contrôlée au Brésil, une équipe de scientifiques a testé cette idée en utilisant un type spécifique de riz appelé Samambaia Branco. Cette variété est connue pour être sensible aux conditions sèches, ce qui en fait un candidat parfait pour voir si un petit coup de pouce des bactéries pourrait faire une grande différence. Les chercheurs ont cultivé ces plants de riz dans de hautes colonnes de terre et les ont soumis à une sécheresse soigneusement gérée. Ils ont cessé d'arroser certaines plantes pendant six jours, puis n'ont fourni que la moitié de la quantité d'eau habituelle pendant dix jours, imitant ainsi une période de sécheresse sévère. Parallèlement, ils ont traité d'autres plantes avec trois types différents de bactéries bénéfiques : Bacillus toyonensis, Burkholderia sp. et Serratia marcescens. Ces bactéries ont été appliquées aux graines avant la plantation, ajoutées au sol et vaporisées sur les feuilles plus tard dans le cycle de croissance. L'objectif était de voir si les bactéries pouvaient modifier l'apparence des plantes, leur utilisation de l'eau et la quantité de grains qu'elles produisaient lorsque l'eau venait à manquer.
Les résultats ont montré que la sécheresse a durement frappé les plantes non traitées. Sans aide, les plants de riz ont eu du mal à maintenir leurs niveaux d'eau internes, et leur capacité à produire de la nourriture par la photosynthèse a chuté de manière significative. À la fin de la période de stress, les plantes non traitées avaient perdu près de 28 % de leur rendement potentiel en grains, et beaucoup de leurs fleurs n'avaient pas réussi à se développer en graines. Cependant, les plantes qui avaient été inoculées avec les bactéries bénéfiques s'en sont beaucoup mieux sorties. Le changement le plus frappant s'est produit sous terre. Les bactéries ont encouragé les racines du riz à pousser plus longtemps, plus épaisses et plus étendues. En moyenne, les plantes inoculées ont développé des systèmes racinaires presque 30 % plus longs et possédant 34 % de surface supplémentaire par rapport aux plantes non traitées. Ce réseau étendu a permis aux plantes d'atteindre plus d'eau dans le sol qui s'asséchait, agissant comme une éponge plus efficace.
Parce que les racines étaient plus aptes à trouver l'eau, les feuilles des plantes inoculées sont restées plus saines. Tandis que les plantes non traitées ont vu leur pression hydrique interne chuter à un niveau critique, les plantes traitées par les bactéries ont maintenu un état hydrique bien plus élevé. Cet avantage hydraulique leur a permis de garder leurs stomates — les minuscules pores sur les feuilles — ouverts juste assez pour absorber du dioxyde de carbone pour la croissance sans perdre trop d'eau. Par conséquent, ces plantes ont utilisé l'eau plus efficacement, obtenant plus de croissance pour chaque goutte consommée. Les bactéries ont également aidé les plantes à gérer leurs réserves d'énergie internes. Sous l'effet du stress, les plantes décomposent l'amidon stocké et le convertissent en sucres simples comme le glucose et le fructose. Ces sucres agissent comme un antigel naturel, aidant à empêcher les cellules de la plante de se dessécher et de s'effondrer. Les plantes traitées avec des bactéries ont montré un passage plus efficace vers ces sucres, particulièrement celles traitées avec Bacillus toyonensis et Serratia marcescens, ce qui les a aidées à maintenir leur structure pendant la période de sécheresse.
Lorsque l'eau a enfin été rétablie, les plantes ayant reçu le traitement bactérien ont montré une récupération de leur machinerie photosynthétique similaire à celle des plantes non traitées. Dans la phase finale de l'étude, les plantes inoculées et non inoculées soumises au stress de la sécheresse ont toutes deux restauré leurs taux de photosynthèse à des niveaux comparables à ceux des plantes bien irriguées. Cependant, la récupération de la perte d'eau et de l'ouverture des pores était incomplète pour toutes les plantes soumises à la sécheresse, quel que soit le traitement. Malgré ce schéma de récupération commun de la photosynthèse, les plantes traitées par les bactéries avaient déjà établi un statut hydrique supérieur et une utilisation de l'eau plus efficace pendant la période de stress. Cette résilience s'est traduite directement dans la récolte. Bien que la sécheresse ait réduit le rendement global pour tout le monde, les plantes dotées de bactéries bénéfiques ont perdu nettement moins de grains que les plantes non traitées. Les bactéries ont aidé à empêcher les fleurs de devenir stériles, garantissant que davantage de grains se forment réellement. L'étude a conclu que ces partenaires microbiens n'ont pas seulement offert un renfort mineur ; ils ont fondamentalement restructuré la façon dont la plante interagit avec son environnement, transformant une culture vulnérable en une culture capable de résister à un déficit hydrique sévère.
Les chercheurs ont noté que, bien que ces résultats soient impressionnants dans la serre, le monde réel est plus complexe. Des facteurs tels que le type de sol, la température et la présence d'autres microbes dans les champs pourraient influencer l'efficacité de ces bactéries en dehors d'un cadre contrôlé. Néanmoins, l'étude fournit des preuves solides que l'utilisation de souches spécifiques de bactéries bénéfiques pourrait être un moyen durable de protéger les cultures sensibles à la sécheresse. En améliorant la capacité naturelle de la plante à trouver l'eau et à gérer le stress, ces organismes minuscules offrent un outil prometteur pour les agriculteurs confrontés à un climat incertain, pouvant potentiellement aider à sécuriser les approvisionnements alimentaires sans dépendre d'intrants chimiques massifs ou de projets d'irrigation gigantesques.
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