La fixation de l'azote est le processus par lequel l'azote atmosphérique est converti en ammoniac, qui peut ensuite être utilisé par les plantes pour produire des protéines et d'autres composés contenant de l'azote. Ce processus est essentiel à la croissance des plantes, mais il est également très gourmand en énergie. Les légumineuses ont développé une relation symbiotique avec les rhizobia, qui sont des bactéries qui vivent dans des nodules sur les racines des légumineuses et convertissent l'azote atmosphérique en ammoniac.
Le débat sur la manière dont les rhizobia brisent les parois cellulaires des légumineuses dure depuis plus de 125 ans. Certains scientifiques pensent que les rhizobiums utilisent un processus appelé « dégradation de la paroi cellulaire », dans lequel ils sécrètent des enzymes qui détruisent les parois cellulaires de la plante. D'autres pensent que les rhizobiums utilisent un processus appelé « invasion », dans lequel ils pénètrent physiquement dans les parois cellulaires de la plante.
Dans leur étude, l’équipe JBEI a utilisé une combinaison de techniques de microscopie et de biologie moléculaire pour montrer que les rhizobiums utilisent à la fois la dégradation et l’invasion de la paroi cellulaire pour percer les parois cellulaires des légumineuses. L'équipe a découvert que les rhizobiums sécrètent d'abord des enzymes qui détruisent les parois cellulaires de la plante, puis utilisent ces enzymes pour créer des canaux par lesquels ils peuvent physiquement pénétrer dans les parois cellulaires.
Cette découverte a des implications importantes pour le développement de cultures fixatrices d’azote plus efficaces. En comprenant comment les rhizobiums traversent les parois cellulaires des légumineuses, les scientifiques peuvent concevoir des cultures plus résistantes aux infections par les rhizobiums, ce qui pourrait conduire à une fixation accrue de l'azote et à une amélioration des rendements des cultures.
"Cette étude apporte une nouvelle compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent la relation symbiotique entre les légumineuses et les rhizobiums", a déclaré Jay Keasling, directeur du JBEI. "Ces connaissances pourraient conduire au développement de cultures fixatrices d'azote plus efficaces, ce qui pourrait avoir un impact majeur sur la sécurité alimentaire mondiale."
