Exsudat à l'extrémité d'une racine de maïs. Crédit :Glyn Bengough
Au fur et à mesure que la saison de croissance avance, vous ne remarquerez peut-être pas grand-chose de ce qui arrive aux plantes sous le sol. La plupart d'entre nous prêtent attention aux nouvelles pousses, tiges, feuilles, et finalement les fleurs et les cultures que nous avons l'intention de faire pousser. Nous pourrions penser aux racines comme nécessaires, mais sans intérêt, parties du processus de production végétale.
Paul Hallett et son équipe ne sont pas d'accord. Ils se concentrent sur ce qui se passe dans le sol avec les racines de la plante.
La zone de sol qui entoure les racines d'une plante s'appelle la rhizosphère. C'est la combinaison des mots latins pour "racine" et "zone". Et c'est un endroit très fréquenté pour les processus de production de cultures importantes mais cachées.
Dans la rhizosphère, les plantes fabriquent une variété de composés chimiques appelés exsudats. Hallett et ses collègues chercheurs de l'Université d'Aberdeen examinent les effets des exsudats sur la plante et la communauté du sol environnante. Leur travail unique prend des mesures à petite échelle près de la surface des racines. Les propriétés ici peuvent être très différentes du reste du sol.
"Les racines sécrètent en permanence des produits chimiques dans le sol pour libérer les nutriments qui sont attachés aux particules du sol, " dit Hallett. Dans la digestion humaine, l'estomac sécrète des sucs gastriques pour aider à décomposer les aliments; les exsudats sont l'équivalent végétal des sucs gastriques.
Hallett décrit la composition chimique des exsudats comme "un véritable cocktail ou "buffet" de ressources pour tout ce qui se trouve dans la rhizosphère". En plus d'aider les plantes à se procurer des nutriments, les exsudats sont des sources de nourriture pour les microbes qui constituent une partie importante du microbiome du sol.
Au centre de l'image, une racine d'orge est visible. En utilisant une technique de segmentation par apprentissage automatique, les pores du sol ont été séparés en différentes tailles. La barre d'échelle est la taille des pores en microns. Crédit :installation Diamond Light Synchrotron
Les exsudats jouent également un rôle important dans la cohésion du sol. Les racines et les champignons qui vivent dans le sol retiennent les plus grosses mottes de sol, mais les exsudats fonctionnent au niveau micro. Comme de la colle, ils retiennent les particules du sol dans d'importants réseaux mécaniques. Les pédologues appellent ces réseaux de sols des agrégats.
Alors que les effets de liaison des racines et des réseaux fongiques sont généralement à long terme, l'influence des exsudats sur le sol peut être fugace. "Les exsudats racinaires ne dureront pas longtemps sous leur forme d'origine dans le sol, à mesure qu'ils sont consommés et transformés par les microbes, " dit Hallett. Ce processus peut détruire complètement l'exsudat ou créer des composés encore meilleurs pour lier les particules du sol.
"Les exsudats des racines des plantes ont un impact massif sur la formation des agrégats, " dit Hallett. " Ils le font de plusieurs manières, y compris en agissant comme des colles ou en modifiant la vitesse à laquelle la rhizosphère se mouille et sèche avec les précipitations et l'évaporation."
L'équipe de Hallett a étudié les effets des exsudats sur différents types de sol. Ils ont recherché des environnements avec une texture de sol de loam sableux par rapport à une texture de loam argileux. Ceci est important car les réactions chimiques entre les exsudats et les particules du sol varient selon le type de sol.
Les chercheurs Glyn Bengough et Nico Koebernick échantillonnent une expérience de terrain plantée d'orge qui a différentes propriétés de poils absorbants :(i) parent sauvage, (ii) pas de poils absorbants, (iii) des poils absorbants courts, (iv) de longs poils absorbants et (v) une variété commerciale avec un système racinaire très fibreux et poilu. Des échantillons intacts sont collectés pour l'imagerie XRay CT afin que l'effet des poils absorbants sur la structure des pores du sol puisse être exploré. Crédit :Paul Hallett.
Ils ont également recherché divers exsudats végétaux d'orge et de maïs. Ils ont découvert que les exsudats d'orge augmentaient la qualité de la liaison des particules du sol, mais pas autant que le maïs. Ils ont également découvert que, bien que les exsudats d'orge n'aient pas d'impact sur la déperlance du sol, les exsudats de maïs l'ont fait.
Des recherches telles que celles de Hallett montrent que pendant la saison de croissance et au-delà, il existe des interactions délicates entre chaque plante et le sol environnant. Toutes ces interactions affectent la quantité d'eau captée par le sol et absorbée par les plantes. La production d'exsudats affecte également la capacité des plantes à extraire les nutriments essentiels du sol, et affecte même le sol dans la rhizosphère.
Les recherches futures de l'équipe de Hallett incluront l'étude de la production d'exsudat le long des racines des plantes. Ils examineront également l'âge des racines, et si les racines plus jeunes produisent des exsudats avec différentes qualités de rétention du sol et d'absorption d'eau.
