Microbes Bienfaisants : La Clé pour une Culture Durable du Riz sans Fertilisants

Malgré le fait que le riz soit la principale source d'alimentation pour plus de la moitié de la population mondiale, sa production reste très exigeante en ressources, nécessitant d'importants volumes d'eau et de fertilisants chimiques. Face aux préoccupations croissantes liées à la sécurité alimentaire globale et au changement climatique, il existe un intérêt croissant pour trouver des méthodes plus durables pour cultiver cette denrée essentielle. Dans une étude récemment publiée dans Plant and Cell Physiology, des chercheurs de l'Institut de Science et de Technologie de Nara (NAIST) ont exploré comment les microbes naturellement présents dans les racines du riz peuvent soutenir la croissance de cette plante, réduisant ainsi la nécessité d'utiliser des engrais synthétiques. L'équipe a mené ses recherches sur un champ expérimental qui produit du riz sain depuis plus de 70 ans sans l'ajout d'engrais ni de pesticides, et a comparé le microbiome des racines de ce champ avec celui d'un champ voisin fertilisé de manière traditionnelle. À l'aide du séquençage du gène 16S rRNA, les chercheurs ont analysé l'ADN des micro-organismes présents dans les racines de trois variétés de riz japonais : Nipponbare, Hinohikari et Kinmaze. Les échantillons ont été collectés tous les deux à trois semaines tout au long de la saison de croissance, sur une période allant d'une à quatre années. L'analyse a révélé que la diversité microbienne des racines de riz augmentait au fur et à mesure que les plantes mûrissaient. Dans les sols à haut rendement mais dépourvus d'engrais, les racines de riz étaient enrichies en bactéries fixatrices d'azote capables de convertir l'azote atmosphérique en une forme utilisable par les plantes, compensant efficacement l'absence d'engrais. En outre, les bactéries anaérobies étaient plus dominantes pendant la phase végétative précoce, tandis que les bactéries aérobie et micro-aérobie devenaient plus prévalentes pendant les phases de reproduction et de maturation. Cette observation semble refléter les pratiques typiques de la culture du riz, qui impliquent le drainage de l'eau au moment des transitions de développement. Ces résultats offrent des insights précieux sur la façon dont les communautés bénéfiques de microbes se forment et fonctionnent dans les racines du riz cultivé en sols pauvres en nutriments. Il est possible d'isoler ces microbes et de les utiliser pour favoriser une agriculture durable du riz. « À l'avenir, l'isolement de ces bactéries bénéfiques et leur utilisation dans des mélanges microbiens personnalisés pourrait ouvrir la voie à une agriculture du riz plus durable », affirme le Professeur Yusuke Saijo, coauteur de l'étude. L'équipe de recherche, dirigée par Saijo, comprend des experts de plusieurs institutions japonaises : l'Assistant Professor John Jewish Dominguez, Asahi Adachi, Masako Fuji, Yuniar Devi Utami, Sumire Kirita, Shunsuke Imai, Naoaki Ono et Shigehiko Kanaya de NAIST, Takehiro Kamiya et Toru Fujiwara de l'Université de Tokyo, Takumi Murakami et Yuichi Hongoh de l'Institut de Technologie de Tokyo, Rina Shinjo de l'Université de Nagoya, et Kiwamu Minamisawa de l'Université de Tohoku. Leur travail a permis de mettre en lumière deux grands groupes distincts de microbiomes des racines, basés sur le statut de fertilisation des champs. Un modèle de machine learning utilisant la méthode "Random forest" a été développé pour classer ces échantillons selon leur statut de fertilisation. Ce modèle a obtenu la meilleure précision avec les échantillons recueillis entre 13 et 19 semaines après la germination, une période où le microbiome de la racine semble être le plus stable en fonction du statut de fertilisation. Ces découvertes soulignent le potentiel des microbes du sol pour améliorer la productivité du riz dans des conditions défavorisées, offrant ainsi une alternative prometteuse aux pratiques agricoles intensives actuelles.