Ce ne sont pas des agriculteurs, mais ils travaillent partout au nom des agriculteurs. Sous leurs blouses blanches, leurs cœurs battent avec pour mission de percer les secrets du sol – alléger un peu le travail des agriculteurs, augmenter la productivité de chaque champ et réduire les intrants coûteux qui étirent les profits des agriculteurs aussi minces qu'un fil.
« Produire plus de nourriture avec moins de ressources peut sembler trop beau pour être vrai, mais les agriculteurs du monde ont des milliards de partenaires potentiels qui peuvent aider à atteindre cet objectif ambitieux. Ces partenaires sont des microbes.
L'American Society of Microbiologists (ASM) a récemment publié un trésor de ses dernières recherches et est impatiente de le mettre entre les mains des agriculteurs. Reconnaissant que les agriculteurs devront produire 70 à 100 pour cent de nourriture en plus pour nourrir les 9 milliards d'humains prévus qui habiteront la terre d'ici 2050, ils restent d'un optimisme rafraîchissant dans leur travail. L'introduction de leur dernier rapport indique :
« Produire plus de nourriture avec moins de ressources peut sembler trop beau pour être vrai, mais les agriculteurs du monde ont des milliards de partenaires potentiels qui peuvent aider à atteindre cet objectif ambitieux. Ces partenaires sont des microbes.
Se mêler aux microbes
Linda Kinkel du département de phytopathologie de l'Université du Minnesota était l'une des déléguées au colloque de l'ASM en décembre 2012, où les innovateurs de la science, l'agro-industrie et l'USDA ont passé deux jours à partager leurs recherches et à discuter de solutions aux problèmes les plus urgents de l'agriculture.
« Nous ne comprenons qu'une fraction de ce que les microbes font pour aider à la croissance des plantes, " elle dit. "Mais la capacité technique de catégoriser la vaste communauté inconnue [de micro-organismes] s'est rapidement améliorée au cours des deux dernières années."
Les microbiologistes ont documenté de manière approfondie des cas où des bactéries, champignons, les nématodes - même les virus - ont formé des associations mutuellement bénéfiques avec les plantes alimentaires, améliorer leur capacité à absorber les nutriments et à résister à la sécheresse, maladies et ravageurs. Les microbes peuvent permettre aux plantes de mieux tolérer les variations extrêmes de température, les sols salins et d'autres défis d'un climat changeant. Il existe même des preuves que les microbes contribuent aux saveurs finement réglées des produits de première qualité, un phénomène observé sur les fraises notamment.
"Mais nous ne sommes qu'à la pointe de l'iceberg, " dit Kinkel.
Sur le terrain
Des déclarations telles que, « Il y a 10 à 6 organismes fongiques dans un gramme de sol ! et, « Ce biofilm bactérien a d'énormes propriétés de communication ! sont des plaisanteries de salle de pause parmi les microbiologistes, mais qu'est-ce que tout cela signifie pour les agriculteurs? Les réponses remontent au passé millénaire de l'agriculture, retour à l'aube de la vie sur terre.
Chaque fois qu'une graine germe dans la nature ou qu'une culture est plantée par un agriculteur, la communauté microbienne qui aide cette espèce à se développer et à prospérer est mobilisée. Les signaux chimiques pénètrent dans le sol via les exsudats de la plante et une symphonie d'activités souterraines commence. Des informations génétiques sont échangées; les différents acteurs microbiens prennent position sur les tissus de la plante; souvent, un microbe en colonise un autre, fournir un service qui aide le premier microbe à aider la plante dont il est enraciné dans les racines.
Bien que cette danse élaborée se déroule sans aucune contribution humaine, nous le bricolons depuis longtemps.
Par exemple, le processus de fixation de l'azote chez les plantes de la famille des légumineuses (qui comprend les haricots, pois, cacahuètes et de nombreuses autres plantes cultivées) est l'un des petits miracles bactériens qui rend notre planète habitable. Quiconque a déjà observé les racines d'une légumineuse sait qu'elles sont couvertes d'étranges excroissances blanches ou rosâtres, environ la taille des fourmis, qui semblent être une infection quelconque. Indubitablement, les anciens agriculteurs comprenaient intuitivement que ces protubérances verruqueuses avaient quelque chose à voir avec la capacité notable des légumineuses à améliorer le sol, mais ce n'est qu'à la fin du 19e siècle que le mystère a commencé à se dévoiler.
Alors que Louis Pasteur découvrait comment conserver le lait et devenait célèbre comme le père de la microbiologie, un collègue relativement inconnu à lui avec un penchant pour les plantes faisait une autre découverte, d'une importance historique peut-être encore plus grande. En 1888, Martinus Beijerinck, découvert que de minuscules bactéries appelées Rhizobia infectent les racines des légumineuses, provoquant les nodules gonflés. Plutôt qu'une infection qui affaiblit la plante, les nodules sont les usines d'engrais du règne végétal, démonter l'azote atmosphérique - que les plantes sont incapables d'utiliser - et le reconstituer en un soluble, forme respectueuse des plantes.
Les rhizobiums sont des ingrédients clés de la verdure de la terre et exploiter les bactéries pour améliorer la fertilité des sols a longtemps été l'une des pierres angulaires de l'agriculture durable. Encore, les microbiologistes d'aujourd'hui sont maintenant au courant de dizaines d'autres interactions plante-microbe tout aussi profondes, découvertes qui, selon eux, auront un impact important alors que les populations humaines continuent de monter en flèche sur une planète aux ressources limitées.
Faire la traduction
Dans son laboratoire à l'université, Kinkel expérimente des bactéries antibiotiques qui suppriment les agents pathogènes des plantes et teste diverses stratégies de gestion des sols pour voir leurs effets sur les communautés microbiennes. En Colombie, les microbiologistes ont appris à propager un champignon qui colonise les plants de manioc et augmente les rendements jusqu'à 20 pour cent. Son hyphes – les minuscules tentacules des champignons – s'étendent bien au-delà des racines du manioc pour libérer le phosphore, l'azote et le soufre dans le sol et le siphonnent vers leur hôte, comme une IV d'engrais liquide.
En Colombie, les microbiologistes ont appris à propager un champignon qui colonise les plants de manioc et augmente les rendements jusqu'à 20 pour cent
Bien que les microbiologistes puissent contraindre le sol à produire une croissance végétale extraordinaire dans leurs laboratoires et parcelles d'essai, le transfert des résultats aux pratiques agricoles quotidiennes n'est pas un processus simple.
« Les liens avec les agriculteurs sont un maillon faible, » déplore Kinkel, faisant allusion à un « effet d'huile de serpent » où les agriculteurs se méfient des vendeurs colportant des activateurs de croissance microbienne qui ne fonctionnent pas sur le terrain. « Le défi de [ces] inoculants, " elle dit, « est-ce qu'ils peuvent ne pas se traduire dans tous les environnements ».
Bien que les chercheurs continuent de développer de nouveaux cocktails microbiens prometteurs, l'accent est mis de plus en plus sur l'orientation des agriculteurs à mieux gérer les populations qui existent déjà dans leur sol. Kinkel travaille sur une approche qui, selon elle, aidera les agriculteurs à maintenir des communautés microbiennes optimales en s'assurant qu'ils disposent de la nourriture dont ils ont besoin - du carbone - à tout moment. Elle l'appelle « carbone à libération lente », mais ce n'est pas quelque chose que les agriculteurs verront dans les catalogues de fournitures de si tôt. Kinkel dit qu'elle a accès à des ressources pour sa recherche universitaire, mais il manque un « pipeline délibéré pour le développement de produits ».
Il faut un village mondial
Les 26 experts du monde entier réunis au colloque de l'ASM ont conclu leurs discussions avec un objectif audacieux pour l'avenir de l'agriculture :ils se sont lancés le défi d'augmenter de 20 % la production alimentaire mondiale et de réduire de 20 % les engrais et pesticides. utilisation au cours des 20 prochaines années.
Avec une conviction indomptable que la science fera sa part pour faire de ce rêve une réalité, les scientifiques se tournent vers leurs homologues des entreprises et des organismes de réglementation pour constituer un pipeline d'informations pour les agriculteurs. Ils espèrent que les investissements descendants dans la recherche et la technologie rencontreront directement les changements à la base dans la culture de l'agriculture - sans tous les intérêts de l'agro-industrie de vente d'huile de serpent au milieu. Finalement, ils envisagent un avenir où les agriculteurs font à nouveau confiance aux forces invisibles du sol - au lieu du hangar à engrais - pour des réponses à leurs défis.
