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Une équipe de recherche canadienne cartographie les plantes vivantes afin de sélectionner les plus efficaces sur le plan nutritif.
L’équipe du professseur Jean-Claude Kieffer collabore avec une équipe de l’Université de la Saskatchewan afin de visualiser l’intérieur des plantes et faire une sélection plus efficace des cultures.
Le professeur Jean-Claude Kieffer, de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), et le professeur Brian Ham de l’Institut mondial pour la sécurité alimentaire (GIFS), codirigent un projet inédit utilisant la technologie de pointe du laser synchrotron pour visualiser l’intérieur des plantes et faire une sélection plus efficace des cultures. Cette recherche novatrice pourrait permettre de lutter contre l’insécurité alimentaire dans le monde.
L’imagerie en temps réel pour analyser les plantes de l’intérieur
Pour la première fois, l’équipe de recherche utilisera l’imagerie en temps réel avec une source de rayonnement synchrotron créé par un laser fournissant une lumière brillante capable d’observer les matériaux au plan moléculaire.
Cette technologie a été développée à l’INRS par le groupe du professeur Kieffer en collaboration avec le groupe du professeur Emil Hallin, qui est également un chercheur du GIFS, à Saskatoon. Elle est spécialement conçue pour analyser comment la plante mobilise et redistribue les minéraux clés afin de survivre dans des conditions de stress où l’accès aux nutriments est limité. L’objectif du projet est de développer des plantes plus efficaces avec une meilleure absorption et distribution des nutriments.
« La capacité de fournir, à partir de notre recherche et de notre savoir-faire, de nouveaux outils qui répondent à des défis sociétaux, tels que les changements climatiques et la sécurité alimentaire, augmente notre participation citoyenne au service de l’économie et de la société. »
Jean-Claude Kieffer, professeur, cochercheur principal du projet et directeur par intérim du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS.
Répondre aux défis sociétaux environnementaux
À l’heure actuelle, il n’existe aucune méthode permettant de cartographier et de visualiser rapidement les éléments nutritifs d’une plante agricole vivante intacte in situ.
La technologie novatrice du laser synchrotron permettra aux chercheurs d’examiner des plantes in situ pour mieux comprendre la rhizosphère de la plante, c’est-à-dire l’endroit dans le sol autour des racines qui est un lieu d’intenses échanges entre le végétal et le substrat minéral.
À l’aide de cette technologie, ils pourront également suivre l’adaptation des plantes à leur environnement en visualisant comment les nutriments se déplacent lorsque ces dernières font face à des défis tels que la sécheresse, ou les changements de composition du sol par exemple.
En déterminant à quelle vitesse ces nutriments se déplacent sous l’effet du stress et quels éléments se déplacent vers quelles zones, le projet pourra aider celles et ceux qui sélectionnent les plantes à concevoir des plantes qui distribuent et stockent les nutriments plus efficacement.
« Ces informations aideront les programmes de sélection à développer des variétés pour lesquelles l’acquisition et l’utilisation des nutriments sont plus efficaces, ce qui réduira les coûts des engrais pour les agriculteurs et augmentera la durabilité environnementale de l’agriculture », explique le professeur Hallin.
« Nous espérons étendre la recherche à d’autres cultures importantes comme le blé, le sorgho et le soja. »
Emil Hallin, professeur à l’Institut mondial pour la sécurité alimentaire (GIFS)
Une plateforme unique de nouvelle génération
La plateforme de nouvelle génération utilisée dans ce projet, connue sous le nom de ligne de Rayonnement-X Betatron, est obtenue à l’aide d’un procédé d’accélération d’électrons appelé « laser wakefield » (LWFA) au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS à Varennes. Elle est basée sur la physique des plasmas et un laser ultrarapide (impulsions laser dans la gamme femtoseconde) de très haute puissance de crête intégrée qui produit un rayonnement synchrotron dans un ensemble compact. Cette plateforme a été développée à travers, entre autres, la participation du groupe du professeur Kieffer au Plant Phenotyping and Imaging Research Centre (P2IRC) de l’Université de la Saskatchewan.
Le laser peut être utilisé à l’intérieur d’un laboratoire ou d’une serre et permet d’obtenir des images en temps réel, en trois dimensions, à fort grossissement et très fort contraste de plantes vivantes intactes.
L’équipe de recherche a reçu récemment une subvention de recherche d’un montant de 250 000 $ et du temps de laboratoire du Fonds Nouvelles frontières en recherche. Ils ont également obtenu un montant de 20 000 $ de LaserNetUS, une entité qui coordonne l’accès au laser en Amérique du Nord.
Article source sur le site du GIFS
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