- Des chercheurs identifient une molécule clé dans bactéries fixatrices d'azote peux augmenter les rendements des cultures, sans plus d'engrais

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Des chercheurs identifient une molécule clé dans bactéries fixatrices d'azote peux augmenter les rendements des cultures, sans plus d'engrais

Les biologistes moléculaires de l'Université du Massachusetts à Amherst qui étudient bactéries fixatrices d'azote dans les usines ont découvert un "agent double" peptide dans une luzerne qui peuvent tenir la promesse pour améliorer les rendements des cultures sans augmenter l'utilisation d'engrais.
Dans l'édition en ligne au début actuel de Actes de l'Académie nationale des sciences, auteur principal et chercheur postdoctoral Minsoo Kim, ancien étudiant de premier cycle Chris Waters, et professeur Dong Wang, de la biochimie et de biologie moléculaire du département de UMass Amherst, avec des collègues de la Fondation Noble dans l'Oklahoma , signalent que la luzerne semble utiliser un processus avancé pour mettre les bactéries fixatrices d'azote, les rhizobiums, de travailler plus efficacement, après ils sont recrutés à partir du sol à fixer l'azote dans les nodules spéciales sur les racines des plantes.
Comme l'expliquent Wang et Kim, légumineuses attirent bactéries fixatrices d'azote à leurs racines dans le sol environnant. Une fois à l'intérieur de la plante hôte, forme rhizobium nodules sur ses racines et la plante commence à transformer les bactéries dans leur état fixatrices d'azote. En contrepartie de l'emprunt enzymes essentielles du rhizobium qui transforment l'azote en ammoniac utile, la plante donne la bactérie carbone fixe, le produit de la photosynthèse.
Dans la luzerne, cette transformation de bactéries est appelé différenciation, qui Wang compare à la domestication, car il rend les bactéries tributaire de leur plante hôte. "Ils ne sont plus sauvage et capable de vivre en dehors de l'usine," dit-il. «Je pense à elle comme analogue à la domestication des animaux par l'homme." Il ajoute, «Les bactéries qui ne peuvent plus proliférer comme des individus vivant en liberté sont un peu comme des esclaves à ce moment-là, la vie à servir l'usine."
Au niveau moléculaire, des peptides végétaux trouve exclusivement dans le nodule, connu sous le nom de peptides NCR, agissent sur les bactéries dans le processus de différenciation. En étudiant ce processus de différenciation dans une luzerne trèfle, Medicago truncatula, les chercheurs ont découvert que l'un de ces peptides, DNF4, aussi connu comme NCR211, peut agir comme une sorte d'agent double, dit Wang. DNF4 soutient bactéries fixatrices d'azote quand à l'intérieur de l'usine, mais ses actions peut tuer les bactéries vivant en liberté à l'extérieur.
"A première vue, il peut sembler troublant que DNF4 / NCR211 soutient la survie de différencier les bactéries dans les plantes tout en bloquant les bactéries vivant en liberté de former des colonies dans la culture," Wang et Kim écrire.
Cependant, les deux activités peuvent effectivement refléter une action similaire par NCR211 sur les bactéries dans différents états physiologiques.Le double effet de DNF4 / NCR211 peut refléter un mécanisme pour assurer que les rhizobiums rester dans un état bien différenciés, disent les auteurs.Le contrôle de l'hôte de la différenciation des bactéries a évolué dans de multiples lignées de légumineuses, indiquant un avantage de remise en forme possible de la plante hôte. En outre, des nodules avec bactéroïdes différenciées retournés plus d'avantages à l'hôte. Curieusement, la légumineuse avec la valeur économique la plus, le soja, ne semble pas avoir évolué cette stratégie, ouvrant les voies possibles pour améliorer leur rendement.
Wang dit, "Nous avons pas encore résolu tout cela», mais la découverte de peptides NCR211 qui maintiennent la survie des bactéries à l'intérieur des cellules hôtes peut se révéler être un facteur clé dans les efforts futurs pour améliorer les cultures de légumineuses sans utiliser plus d'engrais, ce qui serait une importante avance pour l'agriculture dans les pays en développement et de l'agriculture biologique dans le monde développé.
"Ensuite, nous voulons savoir pourquoi ce peptide aide les bactéries à l'intérieur de l'usine, mais il peut tuer Pourquoi une fonction libre bactéries vivant à l'extérieur de l'usine. Molécule comme un agent double?"
Wang dit que dans une étude complémentaire figurant également dans la revue PNAS, Price et al. à l'Université Brigham Young a récupéré un peptidase bactérienne capable de dégrader accueil peptides NCR. "Cette collection de découvertes démontre la nature évolutive dans le contrôle de la différenciation bactérienne dans le classique hôte-microbe mutualisme," Wang et Kim concluent.

source : 
University of Massachusetts at Amherst. "Harnessing a peptide holds promise for increasing crop yields without more fertilizer: Researchers identify a key molecule in nitrogen-fixing bacteria." ScienceDaily. ScienceDaily, 24 November 2015. <www.sciencedaily.com>