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Le maïs du futur

Le maïs est gourmand en engrais azotés, mais une variété découverte au Mexique promet une véritable révolution.

Ce maïs provient des régions montagneuses de la Sierra Mixe dans le sud du Mexique.

Les champs expérimentaux de l’Université du Wisconsin, à Madison.

Photo : Radio-Canada / Gilbert Bégin

Des chercheurs de l’Université du Wisconsin développent une variété de maïs capable de puiser son azote dans l’air plutôt que dans le sol. Ce nouveau maïs issu de croisements naturels pourrait un jour réduire le recours aux engrais chimiques et créer une révolution agricole et environnementale, rapporte La semaine verte.

Le microbiologiste Jean-Michel Ané nous amène dans les champs expérimentaux de l’Université du Wisconsin à Madison où poussent des spécimens rares d’un maïs ancien.

Impossible de confondre ce maïs tropical avec les lignées commerciales qui poussent à ses côtés. Ce maïs, qui provient des régions montagneuses de la Sierra Mixe dans le sud du Mexique, fait cinq mètres de haut. Un géant.

Le chercheur attire notre attention sur un trait anatomique encore plus mystérieux. Des racines aériennes surdimensionnées sont étagées sur la tige du maïs. Un gel mystérieux et translucide dégoutte au bout de chacune d’elles.

Dans son champ expérimental de Madison.

Le microbiologiste Jean-Michel Ané, de l'Université du Wisconsin.

Photo : Radio-Canada

Ce maïs pousse sur des sols pauvres. Ce gel est la clé de sa survie. Il est rempli de sucres afin d’attirer des bactéries qui fixent l’azote, explique le chercheur.

Le maïs conventionnel puise 99,9 % de son azote dans le sol. Avec ses énormes racines aériennes, le maïs de la Sierra Mixe tire 50 % de son azote de l’air ambiant grâce à une association avec les bactéries fixatrices d’azote.

50 %, c’est énorme. Seules les plantes de la famille des légumineuses arrivent à tirer autant d’azote de l’air. Chez les céréales, c’est du jamais-vu.

Le microbiologiste Jean-Michel Ané
Un plant de maïs

Couronne de racines aériennes

Photo : Radio-Canada / Gilbert Bégin

Le Saint-Graal de la recherche en biologie végétale

L’azote est essentiel aux plantes, et l’air qu’on respire en contient 78 %. Mais les plantes sont incapables d’utiliser cette forme d’azote.

Seules les légumineuses comme le haricot, le trèfle ou le soya, par exemple, ont cette capacité.

Pour y parvenir, elles doivent cependant s’associer à des bactéries ultraspécialisées, capables de digérer l’azote atmosphérique et de le leur transmettre sous une forme qui leur est facilement assimilable.

Ce type de bactérie est l’objet de vieux fantasmes. Depuis des décennies, des générations de chercheurs ont tenté de les transférer des légumineuses aux céréales. Mais tous se sont cassé les dents.

C’est une véritable quête dans ma communauté. C’est le Saint-Graal de la recherche en biologie végétale

Le microbiologiste Jean-Michel Ané

La découverte du chercheur de l’Université du Wisconsin ouvre la voie à une réduction importante de l’azote de synthèse dans la culture du maïs.

Un camp de maïs expérimental au Wisconsin.

Le microbiologiste Jean-Michel Ané récolte le gel qui dégoutte des racines aériennes.

Photo : Radio-Canada / Gilbert Bégin

Un lourd bilan environnemental

Le maïs est la plante la plus cultivée dans le monde. C’est aussi une plante connue pour être la plus gourmande en engrais.

Or la synthèse chimique de l’azote coûte cher et pollue.

Il faut une tonne de gaz naturel pour produire une tonne d’engrais azoté. Cette industrie accapare à elle seule 1 % de toute l’énergie produite sur terre.

Et c’est sans compter que les surplus d’engrais ruissellent vers les cours d’eau ou rejoignent des nappes phréatiques.

Rien qu'aux États-Unis, on répand dans les champs plus de 5,6 millions de tonnes d’engrais azotés par année.

Le temps des récoltes.

Un champ de maïs au Nebraska.

Photo : Associated Press / Eric Gregory

Un maïs adapté aux sols pauvres

Cette percée scientifique aurait été impossible sans une découverte botanique tout aussi importante survenue dans les montagnes de la Sierra Mixe du Mexique.

Il y a 10 ans, deux chercheurs de l’Université Davis en Californie tombent sur un drôle de maïs : il fait cinq mètres de haut et pousse sur un sol pauvre.

Comment ce maïs peut-il atteindre une telle taille sur ce type de sol?

Les chercheurs de l’Université Davis soupçonnent alors les racines aériennes de ce maïs de jouer un rôle dans la captation atmosphérique de l’azote.

Ils se tournent vers Jean-Michel Ané pour résoudre ce mystère.

Je leur ai dit que c’était impossible, se rappelle le chercheur. Ça fait cent ans que les chercheurs tentent de découvrir une telle association entre les bactéries fixatrices d’azote et les céréales.

Il faudra finalement cinq années au chercheur pour démontrer que le gel de ce maïs est bel et bien le siège de la fixation biologique de l’azote atmosphérique.

Le chercheur tient une éprouvette dans sa main.

Le microbiologiste Jean-Michel Ané.

Photo : Radio-Canada / Gilbert Bégin

Créer un tout nouveau maïs

Mais pour que le maïs mexicain gagne les champs, il reste beaucoup de travail à faire.

Ce maïs n’est pas adapté à nos systèmes agricoles. Il met cinq mois de plus qu’un maïs conventionnel pour produire ses épis. Il est aussi beaucoup trop haut pour la machinerie.

Le microbiologiste Jean-Michel Ané

Le chercheur veut plutôt amener le maïs commercial à produire ses propres racines aériennes. Avec l’aide de généticiens et d’améliorateurs du maïs, l’Université Madison travaille à mettre au point une nouvelle lignée par croisement naturel.

L’opération n’est pas sans risques. Les nombreux croisements qui seront nécessaires pourraient entraîner une perte d’efficacité du nouveau maïs à fixer l’azote atmosphérique.

La généticienne Claudia Calderon rappelle que la création de nouvelles variétés reste une opération courante dans l’industrie du maïs. Elle précise que, par le passé, les améliorateurs ont souvent introduit des traits ancestraux de maïs dans des lignées commerciales pour lutter contre certaines maladies.

Dans le cas du maïs mexicain, nous savons que les racines aériennes sont un trait génétique qui est transmissible. C’est un bon point de départ. Le reste, c’est une question de temps et d’observation afin de faire les bonnes sélections.

Claudia Calderon
Un champ de Madison.

Le microbiologiste Jean-Michel Ané.

Photo : Radio-Canada / Gilbert Bégin

Un maïs pour tous les producteurs

Jean-Michel Ané a bon espoir de parvenir à créer cette nouvelle lignée de maïs d’ici une dizaine d’années.

Même s’il ne devait puiser que 10 % ou 20 % de son azote dans l’air, le nouveau maïs de l’Université Madison contribuerait tout de même à améliorer le lourd bilan environnemental de cette culture dans les pays industrialisés.

Le chercheur pense aussi que ce maïs pourrait venir en aide à bien des pays en développement.

Beaucoup de petits paysans sont encore contraints de cultiver cette plante gourmande en engrais sur des sols pauvres.

Et pour beaucoup d’entre eux, précise le chercheur, les engrais de synthèse sont un luxe qu’ils ne peuvent tout simplement pas se payer.

Le reportage du journaliste Gilbert Bégin et du réalisateur Michel Dumontier sera diffusé dans le cadre de l’émission La semaine verte le samedi 30 novembre à 17 h à ICI Télé.

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