Des bactéries intelligentes pourraient transformer la production alimentaire agricole mondiale
Cette technologie pourrait libérer tout le potentiel de rendement des cultures tout en réduisant la dépendance à l'égard des engrais et des pesticides
Alors que la population mondiale devrait atteindre 10 milliards d'habitants d'ici 2050 et que les rendements agricoles diminuent chaque année, une équipe d'universitaires de l'université de Northumbria développe une nouvelle approche révolutionnaire de la sécurité alimentaire.
De gauche à droite : Dr Angela Sherry, Dr Emma Riley, et Dr Ciaran Kelly, de l'Université de Northumbria
Barry Pells / Northumbria University
Ils ont été sélectionnés par l'Agence pour la recherche avancée et l'invention (ARIA) comme l'un des 14 créateurs de R&D à recevoir un financement d'amorçage dans le cadre de son ambitieux espace d'opportunités "Plantes programmables".
L'équipe interdisciplinaire recevra près d'un demi-million de livres sterling pour financer le développement d'une "bactérie intelligente" capable de reprogrammer dynamiquement et en temps réel la façon dont les cultures réagissent aux stress environnementaux.
Le projet de 18 mois, intitulé " Smart Engineered Bacterial Conduits for Enhanced Crop Performance", est dirigé par Ciarán Kelly, professeur adjoint en biologie synthétique, et Emma Riley, assistante de recherche principale en biosciences, ainsi que par Angela Sherry, professeur associé en environnements microbiens, en collaboration avec des universitaires de l'Université d'Oxford et de l'Université de Leeds.
Le projet s'attaque à un problème fondamental de l'agriculture moderne : les cultures réagissent souvent de manière trop prudente à des conditions de stress modéré telles qu'une sécheresse modérée et de faibles niveaux de nitrates dans le sol avant l'application d'engrais, ce qui nuit gravement à leur croissance.
"Les plantes ont évolué pour donner la priorité à la survie plutôt qu'au rendement", explique le Dr Kelly. "Mais ce mécanisme naturel de survie est souvent contre-productif pour la production alimentaire. Même un stress modéré entraîne l'arrêt de la croissance des plantes et leur passage en mode de défense, ce qui constitue une limitation considérable pour les cultures destinées à la consommation humaine".
La solution innovante de l'équipe de Northumbria consiste à concevoir des conduits bactériens qui agissent comme des intermédiaires intelligents entre les plantes et leur environnement.
Ces bactéries intelligentes détectent les signaux environnementaux et les signaux de stress des plantes, puis interviennent pour rééquilibrer les hormones végétales en temps réel, ce qui permet aux cultures de maintenir leur croissance dans des conditions de stress modéré.
Cette technologie pourrait permettre d'exploiter pleinement le potentiel de rendement des cultures tout en réduisant la dépendance à l'égard des engrais et des pesticides.
"Nos conduits bactériens artificiels seront en rétroaction constante avec la culture, recueillant les signaux de la plante et de l'environnement extérieur, et reprogrammant le comportement de la plante par la régulation des rapports clés entre les hormones végétales", explique le Dr Kelly. "Nous introduisons pour la première fois un contrôle rapide et dynamique du comportement des cultures sur le terrain, en reprogrammant la plante en temps réel pour qu'elle réagisse rapidement et de manière appropriée au stress".
Le Dr Emma Riley, qui apporte son expertise en matière d'interactions entre plantes et bactéries dans le cadre de sa recherche doctorale, a déclaré : "Nous nous appuyons sur des décennies de recherche sur les bactéries qui favorisent la croissance des plantes et qui sont déjà utilisées en toute sécurité dans l'agriculture. Notre innovation consiste à ajouter une intelligence programmable à ces systèmes robustes, ce qui permet une intervention dynamique basée sur des conditions de stress en temps réel."
Le Dr Kelly insiste sur les implications plus larges : "Nous ne nous contentons pas de modifier les systèmes existants, nous réimaginons complètement la façon dont nous abordons le développement des cultures. Au lieu du processus traditionnel de modification génétique des plantes en laboratoire, qui dure des mois, nous utilisons des bactéries intelligentes pour transformer le comportement de la plante dans le champ même. Le fait d'avoir été sélectionné par ARIA comme l'un de ses créateurs de R&D met en évidence l'impact mondial potentiel de cette recherche et nous sommes ravis qu'elle ait été reconnue et soutenue par ARIA".
ARIA est la plus récente agence de financement de la recherche du Royaume-Uni, parrainée par le ministère de la science, de l'innovation et de la technologie, et finance des équipes de scientifiques et d'ingénieurs pour qu'ils poursuivent des recherches à la limite de ce qui est scientifiquement et technologiquement possible.
L'espace de possibilités des plantes programmables d'ARIA, dirigé par la directrice du programme Angie Burnett, reconnaît que les plantes représentent 80 % de la biomasse terrestre et qu'elles sont rapidement, économiquement et largement distribuées sur notre planète. Les plantes constituent donc une plate-forme technologique idéale pour fournir des ressources durables à faible coût et à grande échelle.
Les espaces d'opportunité d'ARIA transcendent les disciplines, les secteurs et les institutions, rassemblant des scientifiques et des ingénieurs de divers domaines d'expertise pour briser les silos et découvrir de nouvelles voies.
Le fait d'avoir été sélectionné comme l'un des 14 créateurs de R&D parmi un groupe très compétitif démontre le potentiel exceptionnel de l'approche de Northumbria et l'expertise de l'équipe en biologie synthétique, en microbiologie et en sciences végétales.
Leur projet d'amorçage de 18 mois établira la preuve de concept des conduits bactériens modifiés, avec la possibilité d'un financement de suivi pour développer des applications plus sophistiquées.
L'équipe de Northumbria prévoit que la technologie pourrait être prête à être utilisée sur le terrain d'ici 10 à 20 ans, d'abord dans les territoires où des bactéries agricoles génétiquement modifiées sont déjà utilisées.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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