Les scientifiques poursuivent leurs recherches sur le niébé et stimulent la productivité des cultures

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Des scientifiques de l’Université de l’Illinois observent des caractéristiques qui peuvent améliorer les rendements du niébé, une culture vivrière de base en Afrique subsaharienne.

Projet RIPE

Les cultures poussent des auvents denses constitués de plusieurs couches de feuilles – les couches supérieures avec des feuilles plus jeunes et les couches inférieures avec des feuilles ombragées plus anciennes qui peuvent avoir du mal à intercepter la lumière du soleil qui coule des couches supérieures.

Dans une étude récente publiée dans Sécurité alimentaire et énergétique, les scientifiques de Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE) ont cherché à comprendre la variation existant au sein de diverses lignées de niébé dans l’absorption de la lumière et le dioxyde de carbone (CO2) assimilation dans toute la canopée. Ces informations peuvent finalement être utilisées pour concevoir des auvents plus efficaces, avec une plus grande quantité de CO2 assimilation et efficacité de l’utilisation de l’eau – pour augmenter les rendements.

RIPE, qui est dirigé par l’Université de l’Illinois, conçoit les cultures pour qu’elles soient plus productives en améliorant la photosynthèse, le processus naturel que toutes les plantes utilisent pour convertir l’énergie lumineuse afin de produire de la biomasse et des rendements. RIPE est soutenu par la Fondation Bill & Melinda Gates, la Fondation américaine pour la recherche sur l’alimentation et l’agriculture (FFAR) et le Département du développement international (DFID) du gouvernement britannique. L’une des cultures cibles du projet RIPE est le niébé.

Le niébé, communément appelé pois aux yeux noirs aux États-Unis, est l’une des plus anciennes cultures domestiquées au monde, responsable de nourrir plus de 200 millions de personnes par jour.

«Ils sont une culture de base en Afrique, fournissant une source de protéines pour les humains et le bétail, et la restauration de la nutrition du sol grâce à la fixation de l’azote», a déclaré Lisa Ainsworth, physiologiste des plantes de recherche au Département américain de l’agriculture, Service de recherche agricole (USDA- ARS).

L’équipe RIPE a examiné 50 génotypes de niébé à partir d’une population multi-parentale inter-croisement de génération avancée (MAGIC) pour les traits de l’architecture de la canopée, la photosynthèse de la canopée et l’efficacité de l’utilisation de l’eau en utilisant une chambre d’échange de gaz de canopée. Cette chambre a été utilisée pour mesurer le taux de conversion du CO2 dans l’atmosphère en hydrates de carbone comme énergie de croissance.

«Étant donné que l’Afrique subsaharienne est la région où d’importants écarts de rendement persistent, il est crucial que nous développions une culture à haut rendement qui puisse y être facilement cultivée», a déclaré le premier auteur Anthony Digrado, chercheur postdoctoral USDA-ARS dans le laboratoire d’Ainsworth basé à Illinois. « C’est-à-dire que l’efficacité de l’utilisation de l’eau doit être sérieusement prise en compte lors du développement de nouvelles variétés pour les pays d’Afrique subsaharienne qui sont confrontés à l’accès à l’eau dans plusieurs régions. »


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L’équipe a utilisé des modèles d’analyse en composantes principales (ACP) pour regrouper d’abord les 50 génotypes MAGIC en cinq types d’architecture générale de la canopée afin d’étudier les caractéristiques des plantes, notamment l’indice de surface foliaire, la verdeur des feuilles et la hauteur et la largeur de la canopée. Cette analyse a donné aux chercheurs la possibilité de recueillir un aperçu des traits, ou combinaisons de traits, qui pourraient être modifiés pour avoir le plus fort impact sur la photosynthèse de la canopée afin de maximiser la croissance.

Une équipe recueille des données sur la population de niébé à l’Université de l’Illinois.

Projet RIPE

L’architecture de la canopée a contribué à 38,6% de la variance observée dans la photosynthèse de la canopée. Les résultats ont montré que dans les couvertures à faible biomasse, la principale limitation de la photosynthèse du couvert était la surface foliaire; cependant, dans les couvertures de biomasse plus élevées, le principal facteur limitant était plutôt l’environnement lumineux. Les auvents avec une biomasse élevée ont une plus grande photosynthèse du couvert lorsque les feuilles au sommet de la canopée ont une teneur en chlorophylle inférieure.

Dans l’ensemble, l’architecture de la canopée a considérablement affecté l’efficacité photosynthétique de la canopée et l’efficacité de l’utilisation de l’eau, ce qui suggère que l’optimisation des structures de la canopée peut contribuer à l’amélioration du rendement des cultures.

« L’efficacité de l’utilisation de l’eau fait référence à la quantité de CO2 assimilée par un couvert végétal par rapport à la quantité d’eau perdue par le couvert végétal « , a déclaré Digrado, qui a dirigé ce travail à l’Institut Carl R. Woese pour la biologie génomique (IGB). » L’idéal pour une culture est de pouvoir avoir beaucoup d’apport en carbone sans perdre trop d’eau.  »

La population de niébé MAGIC que l’équipe a utilisée correspond à ce critère pour une culture idéale, en particulier une culture à cultiver dans les conditions de sécheresse de l’Afrique. Cependant, la recherche sur la façon dont l’architecture de la canopée affecte le CO de la canopée2 l’assimilation et l’efficacité de l’utilisation de l’eau chez le niébé continuent d’être rares.

« Il reste encore beaucoup à faire pour améliorer les rendements du niébé et beaucoup plus de recherche est nécessaire », a déclaré Digrado. « Mais ce travail a établi qu’il existe des variations qui peuvent être utilisées pour améliorer la productivité et l’efficacité d’une culture importante pour la sécurité alimentaire. »

Le projet RIPE et ses sponsors se sont engagés à assurer un accès global et à mettre les technologies du projet à la disposition des agriculteurs qui en ont le plus besoin.

Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le Site Web de RIPE

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