Une équipe internationale utilise des outils avancés pour développer des cultures qui offrent aux agriculteurs plus d'options pour produire plus de nourriture de manière durable sur moins de terres. Pour faire ça, des milliers de prototypes de plantes doivent être soigneusement analysés pour déterminer quels ajustements génétiques fonctionnent le mieux. Aujourd'hui, dans un numéro spécial de la revue Télédétection de l'environnement , les scientifiques ont montré qu'une nouvelle technologie peut analyser plus rapidement un champ entier de plantes pour capturer les améliorations de leur capacité naturelle à récolter l'énergie du soleil.

"Cette méthode nous permet de mesurer les améliorations que nous avons apportées à la machinerie de photosynthèse d'une plante en une dizaine de secondes, par rapport à la méthode traditionnelle qui prend 30 minutes, " Katherine Meacham-Hensold, chercheur postdoctoral à l'Université de l'Illinois, qui a dirigé ce travail pour un projet de recherche appelé Réaliser une efficacité photosynthétique accrue (RIPE). "C'est une avancée majeure car cela permet à notre équipe d'analyser une énorme quantité de matériel génétique pour identifier efficacement les traits qui pourraient grandement améliorer les performances des cultures."

MÛR, qui est dirigé par l'Illinois, est de concevoir des cultures pour être plus productives en améliorant la photosynthèse, le processus naturel que toutes les plantes utilisent pour convertir la lumière du soleil en énergie et en rendement. RIPE est soutenu par la Fondation Bill &Melinda Gates, la Fondation américaine pour la recherche sur l'alimentation et l'agriculture (FFAR), et le Department for International Development (DFID) du gouvernement du Royaume-Uni.

La méthode traditionnelle d'évaluation de la photosynthèse analyse les échanges gazeux à travers la feuille; il fournit une énorme quantité d'informations, mais il faut 30 minutes pour mesurer chaque feuille. Un plus rapide, ou méthode "plus haut débit", appelée analyse spectrale, analyse la lumière réfléchie par les feuilles pour prédire la capacité photosynthétique en aussi peu que 10 secondes.

« La question à laquelle nous avons tenté de répondre est :pouvons-nous appliquer des techniques spectrales pour prédire la capacité photosynthétique lorsque nous avons génétiquement modifié la machinerie photosynthétique, " a déclaré Carl Bernacchi, responsable de la recherche RIPE, un scientifique du département américain de l'Agriculture, Service de recherche agricole, qui est basé à l'Institut Carl R. Woese de biologie génomique de l'Illinois. « Avant cette étude, nous ne savions pas si la modification des voies photosynthétiques de la plante modifierait le signal détecté par les mesures spectrales."

Bien qu'ils puissent prouver que cette méthode peut être utilisée pour cribler des cultures conçues pour améliorer la photosynthèse, les chercheurs n'ont pas découvert ce que mesure exactement l'analyse spectrale. "L'analyse spectrale nécessite des modèles sur mesure pour traduire les données spectrales en mesures de capacité photosynthétique qui doivent être recréées chaque année, " a déclaré Meacham. "Notre prochain défi est de comprendre ce que nous mesurons afin que nous puissions construire des modèles prédictifs qui peuvent être utilisés année après année pour comparer les résultats au fil du temps."

« Bien qu'il y ait encore des obstacles à franchir, L'analyse spectrale est une technique révolutionnaire qui peut être utilisée pour évaluer une variété d'améliorations photosynthétiques afin d'identifier les changements les plus susceptibles d'être considérablement, et durablement, augmenter les rendements des cultures, " a déclaré Christine Raines, membre du comité exécutif du RIPE, professeur de physiologie moléculaire végétale à l'Université d'Essex, dont les cultures modifiées ont été analysées avec la technique. "Ces outils peuvent nous aider à accélérer nos efforts pour développer des cultures à haut rendement pour les agriculteurs qui travaillent pour aider à nourrir le monde."