Le chercheur Saba Mohammed a capturé des images de poils absorbants à partir d'échantillons de racines de semis de plantes de niébé au Rootlab de l'Université d'État de Pennsylvanie. Les échantillons ont été cultivés sur des papiers de germination et imagés à l'aide d'une caméra montée sur un microscope à dissection. L'examen des racines des semis de niébé peut aider à identifier les caractéristiques des racines des plantes matures qui sont bénéfiques pour la croissance dans des environnements difficiles. Crédit :Jimmy Burridge
Le niébé est une culture importante dans de nombreuses régions du monde, en particulier en Afrique subsaharienne. Il est résistant et peut pousser dans des zones peu pluvieuses et sur des sols de mauvaise qualité. Mais aussi rustique soit-il, les rendements du niébé peuvent diminuer en raison de la sécheresse et de faibles niveaux de phosphore dans le sol.
Dans une étude récente, les chercheurs ont déterminé les caractéristiques des racines du niébé qui pourraient aider les plantes à mieux pousser dans des sols plus secs et pauvres en phosphore.
"Développer des variétés de niébé capables de produire de manière optimale dans des conditions stressantes est vital", déclare Saba Mohammed, auteur principal de l'étude à l'Université Ahmadu Bello de Zaria, au Nigeria. "Ces variétés de niébé résistantes peuvent contribuer à assurer la sécurité alimentaire et nutritionnelle d'un plus grand nombre de personnes."
L'étude a été publiée dans Crop Science , une publication de la Crop Science Society of America.
Le niébé est une source essentielle de calories pour des millions de personnes à travers le monde. Ils sont riches en protéines et autres nutriments. Les plantes de niébé ont également une variété d'autres utilisations. Ils peuvent servir de fourrage pour les animaux et d'engrais vert.
Les microbes présents dans les nodules racinaires du niébé peuvent augmenter la fertilité du sol. Ces microbes rendent l'azote atmosphérique disponible pour les plantes dans le sol, un processus appelé fixation de l'azote. La fixation de l'azote peut être bénéfique pour les agriculteurs qui n'ont pas les moyens d'acheter des engrais à base d'azote.
La plus grande partie de la production de niébé se situe dans les régions semi-arides. Les conditions environnementales difficiles et les sols pauvres entravent souvent les rendements. « Nos travaux ont établi que certaines caractéristiques des racines augmentaient le rendement des plants de niébé dans des conditions de sécheresse ou de faible teneur en phosphore du sol », explique Mohammed.
Une image haute résolution des poils absorbants prise à partir d'un échantillon de racines de semis de niébé. L'image a été prise après 14 jours de croissance sur des papiers de germination. Les poils absorbants jouent un rôle important dans la tolérance du niébé à la sécheresse et aux sols pauvres. Crédit :Saba Mohammed
Ces caractéristiques racinaires comprennent des racines primaires plus longues et un nombre plus élevé de racines latérales émergeant des racines primaires. Les poils absorbants jouent également un rôle important dans la tolérance du niébé à la sécheresse et aux sols pauvres.
Par exemple, les plantes de niébé avec des poils radiculaires plus longs et plus denses avaient des rendements plus élevés lorsqu'elles étaient cultivées dans des conditions à faible teneur en phosphore. "Cela suggère que ces caractéristiques des poils absorbants jouent un rôle crucial dans l'acquisition de phosphore à partir de sols sous-optimaux", déclare Mohammed.
Les scientifiques savent depuis longtemps que les racines sont un élément clé de la façon dont les plantes s'adaptent aux conditions environnementales difficiles. "Le système racinaire représente la moitié de l'ensemble du système végétal", explique Mohammed. "Pourtant, il a été relativement sous-exploré pour trouver des solutions aux contraintes agricoles."
Les systèmes racinaires ont diverses stratégies pour extraire les ressources du sol. "Par exemple, les plantes aux racines plus profondes produisent mieux que celles aux racines peu profondes dans des conditions d'eau limitées", dit-il. "D'un autre côté, ceux qui ont des racines peu profondes peuvent être plus adaptés aux sols avec des nutriments sous-optimaux."
En effet, les éléments nutritifs, comme le phosphore, sont souvent concentrés dans la couche supérieure du sol.
Pour les plantes de niébé poussant dans des sols secs et pauvres en éléments nutritifs, les racines doivent aller plus profondément et s'étendre largement et peu profondes.
Une expérience de terrain sur le niébé à l'Institut de recherche agricole de la station de recherche agricole de Minjibir, dans l'État de Kano, au Nigéria. Les cultures de niébé sont résilientes et peuvent pousser dans des zones où les précipitations sont faibles et les sols de mauvaise qualité. Crédit :Saba Mohammed
« Notre étude montre que nous pouvons nous concentrer sur les variétés de niébé avec des racines pivotantes plus longues pour la tolérance à la sécheresse et un plus grand nombre de racines basales moins profondes pour extraire les nutriments du sol », déclare Mohammed.
Bien que l'architecture racinaire puisse fournir des informations précieuses, l'examen des caractéristiques racinaires des plantes matures peut être un processus long et épuisant. Mohammed dit qu'il est plus facile et plus économique de phénotyper les racines au stade du semis.
L'étude a montré que l'examen des racines des semis de niébé pouvait aider à identifier les caractéristiques des racines des plantes matures qui sont bénéfiques pour la croissance dans des environnements difficiles.
« Notre objectif est d'utiliser les résultats de l'étude pour sélectionner de nouvelles variétés de niébé », explique Mohammed. "Ces nouvelles variétés fonctionneraient de manière optimale dans des conditions d'eau limitée et de faible teneur en phosphore du sol."
De nombreux petits agriculteurs et agriculteurs de subsistance peuvent ne pas être en mesure d'acheter des engrais phosphatés. Les nouvelles variétés de niébé décrites par Mohammed bénéficieraient énormément à ces agriculteurs. Cependant, il explique que le développement de nouvelles variétés avec les caractéristiques racinaires souhaitées peut également être une ressource précieuse dans les systèmes où une irrigation et des engrais intensifs sont utilisés. Ces variétés de niébé peuvent aider à réduire les coûts de production et à minimiser la pollution de l'environnement due à l'utilisation excessive d'engrais.
