Des chercheurs de l'Université de Californie, Davis, ont développé des plantes de blé en utilisant l'édition génétique CRISPR pour promouvoir la fixation naturelle d'azote par les bactéries du sol. Cette innovation augmente la production d'apigénine de la plante, un composé qui encourage les bactéries à former des biofilms protecteurs et à convertir l'azote atmosphérique en une forme utilisable. Cette avancée promet une réduction de l'utilisation d'engrais, une pollution moindre et des rendements plus élevés pour les agriculteurs du monde entier.
Ce développement découle du travail dirigé par Eduardo Blumwald, professeur distingué au Département des sciences des plantes de l'UC Davis. L'équipe a examiné 2 800 produits chimiques produits naturellement par les plantes et en a identifié 20 capables de stimuler les bactéries fixatrices d'azote pour créer des biofilms — des revêtements collants à faible teneur en oxygène essentiels au fonctionnement de l'enzyme nitrogenase. En utilisant CRISPR, ils ont amélioré la synthèse d'apigénine dans le blé, une flavone, entraînant sa libération dans le sol où elle déclenche l'activité bactérienne.
Dans des expériences, le blé hexaploïde modifié a montré des rendements en grains améliorés dans des conditions de faible teneur en azote par rapport aux plantes non modifiées. La recherche, détaillée dans une étude de 2025 publiée dans Plant Biotechnology Journal, s'appuie sur le succès précédent avec le riz et vise à étendre l'approche à d'autres céréales.
Le blé consomme environ 18 % des engrais azotés mondiaux, avec plus de 800 millions de tonnes produites dans le monde en 2020, selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture. Cependant, les plantes n'absorbent que 30 à 50 % des engrais appliqués, le reste s'écoulant dans les cours d'eau pour former des zones mortes ou émettant du protoxyde d'azote, un gaz à effet de serre.
Blumwald a mis en lumière le potentiel pour les régions en développement : « En Afrique, les gens n'utilisent pas d'engrais car ils n'ont pas d'argent, et les fermes sont petites, pas plus de six à huit acres », a-t-il déclaré. « Imaginez, vous plantez des cultures qui stimulent les bactéries dans le sol pour créer l'engrais dont les cultures ont besoin, naturellement. Wow ! C'est une grande différence ! »
Aux États-Unis, les agriculteurs ont dépensé près de 36 milliards de dollars en engrais en 2023, selon l'USDA. Blumwald a estimé des économies conservatrices de plus d'un milliard de dollars par an si 10 % de l'utilisation d'engrais sur 500 millions d'acres de céréales pouvait être réduite. L'Université de Californie détient un brevet en attente, financé par Bayer Crop Science et la dotation UC Davis Will Lester. Les co-auteurs incluent Hiromi Tajima, Akhilesh Yadav, Javier Hidalgo Castellanos, Dawei Yan, Benjamin P. Brookbank et Eiji Nambara.