Le développement racinaire des plantes cultivées : un domaine inexploré
Système racinaire : un développement qu’il est possible d’observer.
Observer le développement racinaire des végétaux est chose peu commune. Pourtant, il existe une méthode simple pour le faire. Il suffit de s’équiper d’une carotteuse, de longs tubes en plexiglas, d’un scanner spécifique et de quelques logiciels de reconnaissance d’images. Le support d’une équipe de recherche spécialisé de KWS fera le reste du travail.
Benjamin Gruber prépare le scanner de détection racinaire.
Les profondeurs de l’océan sont probablement mieux explorées que les racines du sol. Pourtant, elles ont une importance cruciale dans le développement du maïs, des céréales et des autres végétaux :
- Elles ont la capacité d’absorber l’eau et les nutriments
- Elles jouent un rôle déterminant pour calculer les besoins en irrigation et en fertilisation.
La sélection de végétaux sur la base du développement racinaire est en conséquence un facteur essentiel à prendre en compte. Le développement de nouvelles espèces végétales tolérantes à la sécheresse ou plus efficiente pour la valorisation de l’azote est l’un des enjeux.
Comment les plantes réagissent au stress et ce que nous en dit le système racinaire ?
Benjamin Gruber fait partie du département de recherche de KWS. Avec ses collègues, il est spécialisé dans le développement racinaire : ils l’observent, l’évaluent et le quantifient. Leur but : tester des centaines de végétaux dans un laps de temps déterminé pour étudier leurs réactions aux stress abiotiques, comme la sécheresse ou le manque de nutriments.
Le développement racinaire est l’un des prérequis dans l’identification d’un nouveau gène. Il favorise des rendements plus stables et une certaine tolérance à la sécheresse.
Ces deux derniers critères étant des objectifs majeurs de sélection chez KWS. L’observation de racines et leur développement ne sont pas chose aisée. Pour preuve, un mètre carré implanté :
- En céréales contient souvent 50 à 100 km de racines.
- En maïs développe 40 à 60 km de racines.
- En betteraves comptabilise 20 à 50 km de racines pour près de 5 m de profondeur.
Sans compter que les racines les plus fines sont encore plus fines que les cheveux les plus fins. Comment peut-on obtenir une image précise de ce réseau racinaire ?
Observer les racines : creuser, rincer et mesurer
Une approche qui a fait ses preuves en maïs est nommée « excavation de la couronne de la racine du maïs » (Shovelomics en anglais).
- La plante est retirée du sol avec une partie du sol qui la maintient.
- Puis le sol est aspergé d’eau.
- Enfin, les racines sont étudiées avec des caméras et des logiciels spécifiques.
Le scanner disparaît dans le sol
D’autres informations, comme la ramification des racines principales et secondaires sont également enregistrées. « Nous pouvons le faire de façon visuelle, avec une ou plusieurs plantes. Mais pour utiliser ces informations dans la sélection variétale, il est nécessaire de travailler sur des centaines, voire des milliers d’individus. Cela n’est possible qu’avec l’aide des outils numériques” selon Benjamin Gruber. Pour prendre des mesures sur le collet, ses équipes travaillent en partenariat avec le centre de recherche Jülich. D’autres collaborations sont également conclues à l’internationale, avec des universités et d’autres instituts techniques ou sociétés.
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Citation
Explorer le développement racinaire ouvre la voie à un potentiel énorme pour les sélectionneurs.
"KWS développe des outils pour capturer le développement racinaire à une plus large échelle. Nous testons de nouveaux procédés et affinons les résultats déjà connus. Plus tard, nous aurons besoin de comprendre quelle plante -caractérisée par quel patrimoine génétique - se développe dans quel sol, tout cela en relation avec l’apport en eau et en nutriments de ce dernier" explique Benjamin Gruber. Cela représente un coût en termes d’argent et de temps. Mais c’est un investissement pour le futur en ce qui concerne KWS, qui existe depuis maintenant déjà 160 ans.
Notre société continue d’offrir des variétés à haut rendement aux producteurs avec une dépense de près de 17 % de ses revenus en recherche.
La sélection variétale nécessite une observation précise
L’observation exacte des caractéristiques des plantes dans le but de tirer des conclusions pour la sélection variétale est aussi ancienne que l’agriculture elle-même.
Les premiers cultivateurs semaient ainsi les grains les plus gros des récoltes précédentes. Gregor Mendel, généticien et moine botaniste autrichien du 17è siècle, observa la couleur et la forme des pois pour établir les principes de l’hérédité biologique, basés sur ces observations. On appela alors le reporting de ces informations visibles et mesurables : le phénotype. L’approche de Benjamin Gruber est similaire aux autres projets phénotypiques de KWS. Les chercheurs de KWS collectent de la donnée, que ce soit grâce aux drones ou à des scanners installés dans le sol. Les images sont ensuite collectées et automatiquement analysées pour donner de nouvelles indications aux sélectionneurs. “Tout ce processus doit fonctionner sur une échelle industrielle, que ce soit par météo venteuse ou pluvieuse, dans la boue ou sur sol sec, et pas juste en laboratoire avec 20 plants. La sélection variétale reste une problématique à traiter sur de nombreux individus et des milliers de plants doivent être évalués,” explique Benjamin Gruber, avant de retourner à ses analyses statistiques.
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