Nous savons tous que la lumière du soleil est essentielle à la croissance des plantes. Celles-ci tirent parti de l’énergie lumineuse pour transformer le dioxyde de carbone en énergie qu’elles peuvent utiliser pour leur croissance.
Mais qu’advient-il de ce processus par temps nuageux? Quelle quantité de rendement est perdue en raison des fluctuations de la lumière?
Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Illinois a créé un nouveau modèle mathématique informatique pour le déterminer. Ces travaux s’inscrivent dans le cadre d’une initiative de recherche internationale connue sous le nom de RIPE (pour Realizing Increased Photosynthetic Efficiency, ou, en français, « réaliser une efficacité photosynthétique accrue »), initiative qui vise à améliorer la photosynthèse pour permettre aux agriculteurs d’obtenir des récoltes plus productives. RIPE compte un certain nombre de grands bailleurs de fonds, dont la Fondation Bill et Melinda Gates.
Il s’avère que le soya perd jusqu’à 13 % de son rendement en raison des changements de luminosité. Le problème réside dans l’incapacité du soya et des autres cultures à réagir assez rapidement au passage d’un nuage. Lorsque les plantes passent d’une lumière faible à une lumière forte, certaines choses doivent se produire pour que la photosynthèse démarre et atteigne sa capacité maximale, notamment l’activation d’enzymes clés (par exemple la rubisco) et l’ouverture des stomates. Ce processus, appelé induction photosynthétique, ne peut malheureusement pas se produire instantanément, mais prend quelques minutes.
Pour sa part, le passage d’une forte lumière à une faible lumière entraîne le déclenchement de l’extinction non photochimique (ENP). L’ENP est une forme de photoprotection que les plantes utilisent dans des environnements très lumineux pour se protéger des photodommages en dissipant l’énergie lumineuse excédentaire sous forme de chaleur. L’arrêt de ce processus peut prendre de quelques minutes à quelques heures lorsqu’une plante passe d’une forte lumière à une faible lumière. Pendant ce temps, la plante dissipe la lumière sous forme de chaleur au lieu de l’utiliser pour produire de l’énergie pour elle-même.
Grâce au nouveau modèle mathématique qui prédit la perte de photosynthèse due aux fluctuations de la lumière dans les champs de soya, les chercheurs peuvent travailler à la mise au point d’une génétique qui réduit le problème. Par exemple, l’équipe a utilisé ce modèle pour évaluer 41 variétés de soya et a découvert qu’elles variaient énormément quant au temps nécessaire pour désactiver le processus de photoprotection lors du passage d’une lumière forte à une lumière faible. Certaines variétés peuvent faire la transition en quelques minutes, tandis que d’autres y mettent plus d’une heure. Chaque fois qu’un nuage passe au-dessus de certaines variétés de soya, elles perdent de leur potentiel de rendement. Cette recherche met en évidence le travail qu’il reste à faire pour maximiser nos rendements potentiels en cultivant des soyas plus efficaces.
Vous trouverez l’article complet (en anglais) ici : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.14663.