Du maïs fixateur d’azote

Des chercheurs américains ont mis au jour une variété ancienne de maïs doté d’un trait phénotypique unique en son genre, intéressant en amélioration des plantes.

Il faut trois tonnes de pétrole pour produire une tonne de nitrates avec le procédé Haber Bosh. Transférer aux céréales la capacité de fixer l’azote atmosphérique permettrait de réduire considérablement le coût de la fertilisation en grandes cultures, et sans doute d’améliorer les rendements, sans compter le bénéfice environnemental. Mais les obstacles sont nombreux et une telle avancée reste encore un objectif lointain pour l’amélioration des plantes.

Sauf, peut-​être, dans le cas du maïs. Des chercheurs américains ont identifié au Mexique une variété ancienne qui prélève 30 et 80 % de ses besoins en N sur l’azote de l’air par l’intermédiaire d’une bactérie symbiotique. Ce caractère pourrait être introduit dans des cultivars commerciaux d’ici quelques années.

« Cette plante est bien connue des petits producteurs de la région d’Oaxaca, essentiellement comme culture vivrière », décrit Jean-​Michel Ané de l’Université de Wisconsin Madison (États-​Unis). Traditionnellement semée en “buissons” de cinq à six graines et cultivée sans engrais, elle atteint cinq mètres de haut. « C’est ce qui nous a amenés à nous interroger : comment ce maïs géant couvre-​t-​il ses besoins dans des conditions très faibles en nutriments ? » Huit ans de tests ont mis en lumière un caractère inédit pour une graminée : ses racines aériennes produisent un gel qui nourrit des bactéries fixatrices d’azote de type Azospirillum ou Herbaspirillum, présentes dans l’air ou sur le sol.

Le maïs d’Oaxaca : un apport minimal en eau étant nécessaire pour activer la sécrétion du gel et initier la symbiose, des variétés croisées nécessiteront une pluviométrie suffisante, couplée éventuellement à de l’irrigation.

Des cultivars sobres en azote

Le projet, qui associe également l’Université de California Davis et l’agro-industriel Mars Inc., vient de montrer qu’il était possible de transférer ce trait à du maïs conventionnel par croisement. « L’objectif d’amélioration sera de diminuer fortement les besoins en fertilisation, sans altérer le rendement. On ne pourra pas toucher à la fertilisation au semis, mais le gain se fera sur les apports ultérieurs. »

Des organismes de sélection aux États-​Unis et en Europe ont manifesté leur intérêt pour la découverte. Le chercheur table sur l’obtention d’une variété commerciale d’ici dix ans. « En partant d’un maïs tropical, il faut compter cinq ans pour le prebreeding, puis cinq ans pour l’amélioration classique. » 10 % des besoins azotés couverts par la symbiose pendant la période de production du mucilage seraient déjà un gros succès, quantifie Jean-​Michel Ané. « Nous espérons aller jusque 20-​30 %. »

Les caractéristiques à préserver seront le nombre de nœuds donnant naissance aux racines adventives (jusqu’à dix sur la plante autochtone), et l’épaisseur de ces racines, qui conditionne la quantité de mucilage produit. Autre axe de recherche, la sélection des bactéries les plus efficaces permettra l’élaboration d’un inoculant. 

Un caractère (presque) inédit

Photographié ci-​dessus dans une parcelle d’essai du Wisconsin, ce maïs tropical produit un gel riche en glucides qui accueille des bactéries fixatrices d’azote. Une demi-​heure après la pluie, chaque racine aérienne produit 1,5-2 ml de mucilage, lequel se maintient jusqu’à trois jours en l’absence d’humidité. Le phénomène a lieu quatre mois par an. Un seul exemple de ce mécanisme était jusqu’à présent référencé dans la littérature botanique : la rhubarbe géante du Brésil, Gunnera manicata.