Il y a un ingrédient dont chaque culture est absolument dépendante :l'eau.

Les producteurs ont mis en place des pratiques d'irrigation et de culture affinées pour tirer le meilleur parti de l'humidité disponible, mais les conditions du sol et les précipitations imprévisibles peuvent encore rendre les cultures vulnérables à la sécheresse qui réduit les rendements.

Les plantes perdent également des litres d'eau par jour par transpiration. Transpiration, ou la perte d'eau par les tissus végétaux, représente plus de 98 pour cent de l'eau absorbée par les plantes.

"Identifier les traits physiologiques des plantes qui minimisent l'impact de la sécheresse semble être le meilleur pari pour augmenter les rendements dans des conditions de déficit hydrique, " dit Avat Shekoofa, professeur assistant au département des sciences végétales de l'Université du Tennessee. "Un trait qui montre un grand potentiel pour la conservation de l'eau parmi les cultures en rangs est la transpiration limitée sous un déficit de pression de vapeur atmosphérique élevé."

Le déficit de pression de vapeur (DPV) est la différence entre la pression de vapeur d'eau à l'intérieur de la feuille et la pression de vapeur d'eau de l'air à une certaine température. Dans des conditions VPD élevées, qui se produisent généralement au milieu de la journée, l'eau transpire à travers les tissus végétaux, spécifiquement les stomates. Cependant, les cultures qui présentent le caractère de transpiration limitée restreindront la transpiration dans des conditions de VPD élevé en fermant partiellement leurs stomates, conservant ainsi les niveaux d'eau du sol pour une utilisation ultérieure.

"Quand les stomates se ferment partiellement, au lieu de perdre de l'eau par transpiration, ces plantes sont en mesure de conserver cette eau pour plus tard dans la saison et peuvent maintenir leur productivité tout au long de l'étape de remplissage du grain, " dit Shekoofa.

Conserver l'eau tout en maintenant les rendements des cultures n'est pas seulement une préoccupation pour les agriculteurs, c'est une préoccupation pour l'humanité. Avec une population mondiale croissante et des ressources en terres et en eau limitées, l'identification des cultures ayant un potentiel d'économie d'eau pourrait être un enjeu central pour l'avenir de la sécurité alimentaire et hydrique.

Shekoofa a étudié la réponse du taux de transpiration avec l'augmentation du VPD dans plusieurs espèces de cultures, dont le soja, maïs, sorgho et arachide. Dans une étude réalisée en 2017 au West Tennessee AgResearch and Education Center, elle a testé six cultivars de coton pour l'expression du trait de transpiration limitée et l'a observé dans un (Phytogen 490 W3FE). C'est la première fois que ce caractère est observé dans une variété de coton disponible dans le commerce dans le Mid-South.

"Plus de 92 pour cent de la production de coton dans mon état du Tennessee sont des terres arides, et les producteurs ont peu d'options pour atténuer le stress de la sécheresse, " dit Shekoofa, qui a présenté ces résultats à la Beltwide Cotton Conference 2018. "Comme pour toute culture, l'identification d'une variété qui présente un potentiel élevé d'économie d'eau sera utile aux producteurs qui cherchent à maintenir leur production lors de futures sécheresses. Par exemple, l'un des avantages démontrés des hybrides de maïs AQUAmax de DuPont Pioneer est leur expression du caractère de transpiration limitée. »

Bien que le caractère de transpiration limitée ait été identifié dans plusieurs cultures, il n'est pas largement disponible dans les cultivars commerciaux. Shekoofa dit que le prochain défi consiste à appliquer le trait dans les programmes de sélection. Il y a des questions quant à la facilité avec laquelle il sera disponible pour les lignées descendantes, mais selon une étude co-écrite par Shekoofa dans le numéro de janvier du Journal de l'amélioration des cultures , il semble y avoir une forte possibilité de transférer le caractère de transpiration limitée à la descendance.

"Les résultats ont montré qu'avec un parent présentant le trait de transpiration limitée, un pourcentage raisonnable de descendance a exprimé un seuil qui permettrait d'atteindre la tolérance à la sécheresse dans le champ. C'est encourageant pour la recherche future sur les cultures tolérantes à la sécheresse. »

Shekoofa poursuivra ses recherches en se concentrant sur l'identification de traits de transpiration limités dans les variétés de soja et de coton.