Pour la première fois, les chercheurs de RIPE ont prouvé que la bio-ingénierie multigénique de la photosynthèse augmente le rendement d’une tradition vivrière majeure lors d’essais sur le terrain. Après as well as d’une décennie de travail vers cet objectif, une équipe collaborative dirigée par l’Université de l’Illinois a modifié de manière transgénique des vegetation de soja pour augmenter l’efficacité de la photosynthèse, ce qui se traduit par de meilleurs rendements sans perte de qualité.
Des résultats de cette ampleur ne pouvaient arriver à un second plus critical. Le dernier rapport des Nations Unies, L’état de la sécurité alimentaire et de la nourishment dans le monde 2022, a révélé qu’en 2021, près de 10 % de la inhabitants mondiale souffrait de la faim, une situation qui n’a cessé de s’aggraver au cours des dernières années et d’éclipser toutes les autres menaces pesant sur la santé mondiale à l’échelle. Selon l’UNICEF, d’ici 2030, additionally de 660 tens of millions de personnes devraient faire confront à la pénurie alimentaire et à la malnutrition. Deux des principales leads to de cette condition sont des chaînes d’approvisionnement alimentaire inefficaces (accès à la nourriture) et des conditions de croissance as well as difficiles pour les cultures en raison du changement climatique. Améliorer l’accès à la nourriture et améliorer la durabilité des cultures vivrières dans les zones pauvres sont les principaux objectifs de cette étude et du projet RIPE.
Réaliser une efficacité photosynthétique accrue, ou RIPE, est un projet de recherche intercontinental qui vise à augmenter la creation alimentaire mondiale en améliorant l’efficacité photosynthétique des cultures vivrières pour les petits exploitants agricoles d’Afrique subsaharienne avec le soutien de la Fondation Bill & Melinda Gates, Fondation pour l’alimentation et l’agriculture. Recherche et Bureau britannique des affaires étrangères, du Commonwealth et du développement.
“Le nombre de personnes touchées par l’insuffisance alimentaire go on d’augmenter, et les projections montrent clairement qu’il doit y avoir un changement au niveau de l’approvisionnement alimentaire pour changer la trajectoire”, a déclaré Amanda De Souza, chercheuse du projet RIPE et auteur principal. « Nos recherches montrent un moyen efficace de contribuer à la sécurité alimentaire des personnes qui en ont le plus besoin tout en évitant que davantage de terres ne soient mises en production. L’amélioration de la photosynthèse est une opportunité majeure pour obtenir le saut nécessaire dans le potentiel de rendement.
La photosynthèse, le processus naturel que toutes les plantes utilisent pour convertir la lumière du soleil en énergie et en rendement, est un processus étonnamment inefficace de moreover de 100 étapes que les chercheurs de RIPE s’efforcent d’améliorer depuis furthermore d’une décennie. Dans ce travail one of a kind en son style, récemment publié dans Science, le groupe a amélioré la building VPZ dans la plante de soja pour améliorer la photosynthèse, puis a mené des essais sur le terrain pour voir si le rendement en serait amélioré.
La design VPZ contient trois gènes qui codent pour les protéines du cycle de la xanthophylle, qui est un cycle pigmentaire qui aide à la photoprotection des plantes. Une fois en plein soleil, ce cycle est activé dans les feuilles pour les protéger des dommages, permettant aux feuilles de dissiper l’excès d’énergie. Cependant, lorsque les feuilles sont ombragées (par d’autres feuilles, des nuages ou le soleil se déplaçant dans le ciel), cette photoprotection doit s’éteindre pour que les feuilles puissent continuer le processus de photosynthèse avec une réserve de lumière solaire. Il faut plusieurs minutes à la plante pour désactiver le mécanisme de defense, ce qui lui fait perdre un temps précieux qui aurait pu être utilisé pour la photosynthèse.
La surexpression des trois gènes de la design VPZ accélère le processus, de sorte qu’à chaque fois qu’une feuille passe de la lumière à l’ombre, la photoprotection s’éteint as well as rapidement. Les feuilles gagnent des minutes supplémentaires de photosynthèse qui, ajoutées tout au extended de la saison de croissance, augmentent le taux overall de photosynthèse. Cette recherche a montré que malgré une augmentation de as well as de 20 % du rendement, la qualité des semences n’a pas été affectée.
“Malgré un rendement in addition élevé, la teneur en protéines des graines est restée inchangée. Cela suggère qu’une partie de l’énergie supplémentaire obtenue grâce à l’amélioration de la photosynthèse a probablement été détournée vers les bactéries fixatrices d’azote dans les nodules de la plante”, a déclaré Stephen Lengthy, directeur du RIPE, titulaire de la chaire Ikenberry Endowed College of Crop Sciences. et biologie végétale à l’Institut Carl R. Woese de l’Illinois pour la biologie génomique.
Les chercheurs ont d’abord testé leur idée sur des crops de tabac en raison de la facilité de transformation de la génétique de la culture et de la quantité de graines pouvant être produites à partir d’une seule plante. Ces facteurs permettent aux chercheurs de passer de la transformation génétique à un essai sur le terrain en quelques mois. Une fois que le concept a été prouvé dans le tabac, ils sont passés à la tâche furthermore compliquée de mettre la génétique dans une society vivrière, le soja.
“Ayant maintenant montré des augmentations de rendement très substantielles à la fois pour le tabac et le soja, deux cultures très différentes, cela suggère une applicabilité universelle”, a déclaré Prolonged. « Notre étude montre que la réalisation d’améliorations de rendement est fortement affectée par l’environnement. Il est essentiel de déterminer la répétabilité de ce résultat dans tous les environnements et d’autres améliorations pour assurer la stabilité environnementale du acquire.
Des essais supplémentaires sur le terrain de ces plants de soja transgéniques sont en cours cette année, avec des résultats attendus au début de 2023.
“L’impact majeur de ce travail est d’ouvrir la voie pour montrer que nous pouvons bio-concevoir la photosynthèse et améliorer les rendements pour augmenter la generation alimentaire dans les principales cultures”, a déclaré De Souza. “C’est le début de la affirmation que les idées ancrées dans le projet RIPE sont un moyen efficace d’améliorer le rendement des principales cultures vivrières.”
Le projet RIPE et ses sponsors s’engagent à garantir un accès mondial et à mettre les systems du projet à la disposition des agriculteurs qui en ont le furthermore besoin.
“Cela a été une route de moreover d’un quart de siècle pour moi personnellement”, a déclaré Extended. “En commençant par une analyse théorique de l’efficacité théorique de la photosynthèse des cultures, la simulation du processus complet par un calcul haute effectiveness, suivie de l’application de routines d’optimisation qui ont indiqué plusieurs goulots d’étranglement dans le processus de nos cultures. Le soutien financier au cours des dix dernières années a nous a maintenant permis de concevoir l’atténuation de certains de ces goulots d’étranglement indiqués et de tester les produits à l’échelle du terrain. Après des années d’essais et de tribulations, il est merveilleusement gratifiant de voir un résultat aussi spectaculaire pour l’équipe.