Comment les plantes régulent l'azote

Nourrir la population mondiale requiert des rendements de cultures de plus en plus importants, ce qui dépend grandement de l'azote fournie comme nitrates dans les engrais. Actuellement, seulement un tiers des nitrates appliqués sur les sols est utilisé par la plante, le reste polluant les eaux souterraines et contribuant aux gaz à effet de serre.

Le projet NITROSIGN (The molecular network linking nitrogen assimilation to growth), financé par l'UE, visait à augmenter la quantité d'azote que les plantes absorbent du sol et à améliorer l'efficacité avec laquelle les plantes utilisent l'azote assimilée.

Pour ce faire, les chercheurs ont analysé une protéine transporteur d'azote appelée NRT2.1 qui joue un rôle central dans l'assimilation d'azote par les racines. Ils ont montré que les nitrates et les sucres produits par photosynthèse augmentent tous les deux la production de NRT2.1, stimulant potentiellement l'assimilation d'azote.

De la même façon que les plantes utilisent l'azote pour faire des molécules comme l'ADN et les acides aminés, il est essentiel à la croissance. Les sucres photosynthétiques peuvent signaler à la plante d'assimiler davantage d'azote, permettant à la plante de se développer.

Les recherches de NITROSIGN ont permis de découvrir qu'une protéine régulatrice appelée Nin-Like Protein 7 (NLP7) qui contrôle la quantité de NRT2.1 produit en réponse aux nitrates est impliquée dans la production de NRT2.1 induite par les sucres, mais son rôle précis n'est pas encore clair.

Après avoir étudié une série de plantes contenant différentes mutations dans le gène NLP7, les chercheurs ont proposé que le sucre contrôle l'abondance de NLP7. Ensuite, le NLP7 contrôle l'abondance du transporteur d'azote NRT2.1.

Enfin, les chercheurs ont découvert que lorsque les sucres photosynthétiques sont métabolisés, les produits métaboliques génèrent des signaux qui affectent la production de NRT2.1. Ils ont également découvert une protéine qui interagit avec le NRT2.1 pour en réguler l'activité.

L'identification des protéines et des sucres qui contrôlent la production de NRT2.1 et l'assimilation d'azote aidera les chercheurs à comprendre comment fonctionne le circuit régulateur de l'azote complexe. Cela peut à terme aider les éleveurs à produire des cultures à haut rendement avec peu d'azote, réduisant potentiellement le besoin d'engrais destructeurs au niveau environnemental.