Une souche de maïs peut fixer de l'azote atmosphérique grâce à une symbiose

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Thèmes : Nutrition azotée, cycle de l'azote, symbiose

Le diazote atmosphérique est une source très importante d’azote pour les écosystèmes. Ce sont des micro-organismes qui sont responsables de son entrée dans de la matière organique : nodosités à Rhizobium chez les Fabacées, symbiose aulne-Frankia (actinomycète), Nostoc-Azolla ou Nostoc-lichen, bactéries libres : Azotobacter en aérobie (Gammaprotéobactérie), Clostridium (Firmicute) en anaérobie, Nostoc (cyanobactérie), Trichodesmium (cyanobactérie marine)...

L’enzyme responsable principale est la nitrogénase, dont le fonctionnement nécessite un milieu réducteur donc sans oxygène (conditions obtenues grâce à la leghémoglobine dans les nodosités).

La découverte d'une nouvelle espèce ayant recours à une symbiose pour fixer le diazote atmosphérique est donc une découverte importante, d'autant plus que c'est une espèce cultivée : le maïs. Des chercheurs américains ont publié dans la revue PLOS Biology il y a trois semaines un article sur une souche de Maïs qui pousse au Mexique, près d'Oaxaca. C'est un maïs "indigène", non croisé et sélectionné, contrairement au maïs cultivé à large échelle. Ce maïs pousse naturellement sur des sols pauvres en azote, et sans engrais. Par des expériences de marquage du diazote atmosphérique avec l'isotope 15N, les chercheurs ont montré que 29 à 82% de l'azote de la plante (variabilité selon les conditions) provient du diazote atmosphérique. Cette souche de maïs présente des racines aériennes colorées qui sécrètent un mucilage riche en sucres, ce qui le rend très visqueux. Les chercheurs ont découvert que ce mucilage abrite des bactéries fixatrices d'azote puisque le séquençage des génomes dans ce microbiome permet de mettre en évidence la nitrogénase.

Racines aériennes du maïs qui sécrète du mucilage riche en sucres (la masse visqueuse transparente que l'on voit). Source : https://doi.
org/10.1371/journal.pbio.2006352

 L'activité nitrogénase dans ce mucilage a aussi été mise en évidence par une approche biochimique. Les chercheurs ont aussi vérifié que le mucilage constitue un milieu anoxique où la nitrogénase peut être active.

 Il reste maintenant à isoler les bactéries responsables et surtout de savoir si la production de ce mucilage peut être "transféré" au maïs cultivé à plus grande échelle. Cela permettrait de réduire la consommation d'engrais azoté ce qui est important dans le cadre d'un développement durable.

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