Des chercheurs de l'Université du Kansas ont découvert que les microbes du sol au Kansas portent des 'souvenirs' de sécheresses passées, influençant la croissance et la résilience des plantes. Les plantes indigènes réagissent plus fortement à ces héritages microbiens que les cultures comme le maïs, suggérant des adaptations co-évolutives. Cette découverte, publiée dans Nature Microbiology, met en lumière des applications potentielles pour l'agriculture face au changement climatique.
Une étude publiée dans Nature Microbiology a examiné des sols de six sites à travers le Kansas, allant des régions orientales plus humides aux High Plains plus sèches à l'ouest, influencées par l'ombre pluviale des Rocheuses. La recherche a testé les 'effets d'héritage', où les microbes adaptés aux climats locaux sur des années façonnent les propriétés du sol et les performances des plantes.
"Les bactéries et les champignons et autres organismes vivant dans le sol peuvent finalement avoir des effets importants sur des choses qui comptent, comme le stockage du carbone, le mouvement des nutriments et ce qui nous intéresse particulièrement -- les effets d'héritage sur les plantes", a déclaré la co-auteure Maggie Wagner, professeure associée d'écologie et de biologie évolutive à l'Université du Kansas.
L'équipe, en collaboration avec l'Université de Nottingham en Angleterre, a mené des expériences à l'Université du Kansas. Ils ont exposé des communautés microbiennes de ces sols à de l'eau abondante ou limitée pendant cinq mois, créant des historiques d'humidité contrastés. Même après des milliers de générations bactériennes, la mémoire de la sécheresse restait détectable.
Les plantes indigènes, comme le gamagrass, ont montré des réponses plus fortes à ces héritages par rapport au maïs, une culture domestiquée en Amérique centrale et introduite dans la région il y a seulement quelques milliers d'années. "Nous pensons que cela a quelque chose à voir avec l'histoire co-évolutive de ces plantes, ce qui signifie que sur de très longues périodes, le gamagrass a vécu avec ces communautés microbiennes exactes, mais pas le maïs", a expliqué Wagner.
L'analyse génétique a révélé une activité accrue du gène de la nicotianamine synthase chez les plantes en conditions de sécheresse, mais seulement lorsqu'associé à des microbes expérimentés en sécheresse. Ce gène aide à l'acquisition de fer du sol et influence la tolérance à la sécheresse. Les résultats suggèrent que les gènes du gamagrass pourraient améliorer la résilience du maïs, informant les efforts de biotechnologie dans l'industrie de l'agriculture microbienne valant des milliards de dollars.
L'auteure principale Nichole Ginnan, maintenant à l'Université de Californie-Riverside, et d'autres collaborateurs, y compris Natalie Ford, maintenant à la Pennsylvania State University, ont contribué à ce travail interdisciplinaire financé par la Division des Systèmes Organismiques Intégratifs de la National Science Foundation.