Augmentation du rendement des cultures et séquestration du carbone grâce à l’amélioration du processus de photosynthèse par le génie génétique

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Le processus de photosynthèse permet de convertir l’énergie lumineuse du soleil et le CO2 atmosphérique en composés carbonés. Malgré des millions d’années d’évolution, le processus de photosynthèse n’est pas parfait. Des équipes américaines, une équipe polonaise et une équipe britannique ont conjointement mis au point une variété de tabac qui est 15 % plus productive en atténuant l’une des faiblesses de la photosynthèse1.

La saturation non photochimique est un mécanisme de protection des plantes et des algues permettant de dissiper l’excès d’énergie lumineuse sous forme de chaleur. Or, la saturation non photochimique reste active un certain temps après une baisse de luminosité, ce qui limite momentanément la photosynthèse. L’augmentation de l’expression de trois enzymes intervenant dans ce processus a permis de réduire ce décalage et ainsi d’accélérer la reprise de la photosynthèse après une baisse de luminosité.

Les chercheurs voient comme champ d’application de leurs recherches l’amélioration des rendements des cultures dans un contexte de demande grandissante de nourriture dans le monde, en soulignant qu’il sera nécessaire de produire 70 % plus de nourriture d’ici 2050. En effet, parce que ces enzymes sont communs à toutes les plantes vasculaires, l’utilisation de la technologie développée pour le tabac dans d’autres cultures (riz, soya, manioc, etc.) pourrait aussi accroître les rendements de ces dernières. Un effet observé à l’égard des stomates suggère que cette technologie permettrait également une diminution des pertes hydriques par transpiration. Selon les chercheurs, il pourrait s’agir d’un important attribut d’adaptation des cultures dans un contexte de changements climatiques.

Alors que l’amélioration du processus de photosynthèse constitue pour certains un moyen d’augmenter le rendement des plantes, elle représente pour d’autres un moyen de fixer le CO2 atmosphérique et de lutter contre les changements climatiques. Des équipes de chercheurs européens ont ainsi mis au point une voie synthétique de fixation du carbone in vitro2. Cette nouvelle voie implique 13 réactions catalysées par 17 enzymes différents issus de bactéries, d’archées, de plantes et de mammifères. Nommée CETCH, cette voie synthétique convertit le CO2 en diverses molécules organiques cinq fois plus rapidement que la principale voie de fixation du carbone chez les organismes photosynthétiques. Les chercheurs évoquent différentes utilisations de cette technologie, tant in vitro qu’in vivo, qui permettraient à terme de considérer le CO2 comme une ressource exploitable.

Références

  1. KROMDIJK, J., et al. (2016). Improving photosynthesis and crop productivity by accelerating recovery from photoprotection. Science, 354: 857-861. DOI: 10.1126/science.aai8878.
  2. SCHWANDER, T., et al. (2016). A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science, 354: 900-904. DOI: 10.1126/science.aah5237.

olivier_damours_photoDe 2003 à 2012, Olivier D’Amours a effectué un baccalauréat en agronomie, puis une maîtrise et un doctorat en physiologie-endocrinologie à l’Université Laval. Lors de ses études graduées, M. D’Amours a étudié la fertilité des taureaux en collaboration avec l’industrie de l’insémination artificielle. Il agit maintenant à titre d’analyste de recherche en agroalimentaire à la Direction de l’appui à la recherche et à l’innovation au ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec.

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  1 commentaire pour “Augmentation du rendement des cultures et séquestration du carbone grâce à l’amélioration du processus de photosynthèse par le génie génétique

  1. Josée de Grandmont
    2017-03-21 à 12:44

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