Nous avons élevé des plantes "égoïstes" pendant des milliers d'années

Les agriculteurs peuvent augmenter les rendements jusqu'à 35% en cultivant des traits plus «sociaux» dans des cultures comme le blé, l'orge, le seigle et l'avoine. Telle est la conclusion d'une nouvelle étude, où les scientifiques suggèrent une refonte de la façon dont les agriculteurs et les phytogénéticiens ont optimisé les rendements des cultures depuis les 10 000 dernières années.

Au lieu de regarder les caractéristiques individuelles et les rendements de chaque plante, les phytogénéticiens devraient examiner le rendement collectif de ces cultures dans l'ensemble du champ, ce qui n'a souvent guère de rapport avec la performance de chaque plante.

Nous avons élevé des plantes "égoïstes" pendant des milliers d'années
Photo: Shutterstock

"Il s'agit d'imaginer une nouvelle stratégie évolutive en sélection végétale. Ce qui est bon pour des plantes individuelles n'est pas forcément bon pour l'ensemble de la population sur le terrain." rapporte le professeur Jacob Weiner du Département des Plantes et des Sciences Environnementales à l'Université de Copenhague au Danemark.

La nouvelle étude a été publiée dans le journal Scientific Ecology: "Evolutionary agroecology: individual fitness and population yield in wheat (Triticum aestivum)."


Nous devons produire plus


Comme ils le faisaient il y a 2000 ans, les sélectionneurs de plantes d'aujourd'hui optimisent les rendements des cultures en sélectionnant et en cultivant les plantes les plus productives. La plante la plus résistante avec les plus grandes performances individuelles est supposée fournir le meilleur rendement pour l'ensemble du champ.

Depuis des millénaires, cette approche a fonctionné, avec quelques variétés de céréales produisant de grandes récoltes. Mais depuis quelque temps, cela a commencé à stagner, aussi, les agriculteurs doivent développer de nouvelles façons d'assurer la sécurité alimentaire pour les générations futures.

"Avec la croissance démographique actuelle, nous devons trouver de nouvelles façon de produire des rendements plus élevés sur les terres agricoles existantes; et sur ce front, la nouvelle étude semble vraiment passionnante et innovante" explique Mathias Neuman Andersen, professeur à responsabilités au Département d'Agroécologie de l'Université d'Aarhus au Danemark.


Les plantes fortes n'aboutissent pas à des rendements plus élevés.


De précédentes études ont montré que les plantes fortes, qui sont les gagnantes dans le sens de l'évolution, ne sont pas nécessairement bonnes pour des rendements collectifs.

Par exemple, imaginez un champ où les plantes de blé individuelles se battent les unes contre les autres pour les ressources, pour la lumière du soleil et les nutriments du sol. Les plantes les plus fortes pousseront pour échapper à l'ombre créée par d'autres, tout en développant un système racinaire massif pour aspirer autant de nutriments que possible. Cela leur permet de "gagner" sur les autres plantes et ainsi l'agriculteur choisira ces plantes individuelles à haut rendement.

"La reproduction traditionnelle choisit les plantes qui donnent clairement des rendements individuels plus élevés, mais en général ces plantes utilisent beaucoup de ressources pour se faire concurrence, ce qui peut potentiellement entraîner un rendement collectif plus pauvre." explique Weiner.


Les plantes passives produisent plus.


Imaginez que les plantes ne perdent pas leur temps et leur énergie en se concurrençant, mais qu'elles partagent le sol et le soleil de manière plus égale. Même si cela peut entraîner une baisse du rendement des plantes individuelles, le groupe dans son ensemble augmentera son rendement, car aucune ressource n'est gaspillée.

C'est le cœur de l'hypothèse de Weiner.  "Nous voulons qu'elles restent passives et qu'elles ne se battent pas entre elles parce que cela coûte des ressources, ce qui en fin de compte ne profite pas à l'agriculteur. Nous devons donc éviter de sélectionner exclusivement les plantes les plus compétitives lorsque nous les faisons se reproduire" ajoute -t-il.


Les plantes les plus fortes fournissent les plus bas rendements


Pour tester cela, Weiner et ses collègues ont lancé un test en Chine où ils ont semé 35 types de blé, dont certains étaient d'anciennes variétés et d'autres de nouvelles variétés à plus haut rendements.

Dans certaines parcelles, ils ont planté des monocultures consistant en une seule variété, alors que dans d'autres parcelles, ils ont planté un mélange de différentes variétés.

Ils ont ensuite étudié le rendement de chaque variété dans les parcelles mixtes, par rapport aux parcelles individuelles. Ils ont constaté que la culture individuelle des plantes à haut rendement n'a  entraîné un rendement élevé pour l'ensemble du champ que jusqu'à un certain point. "Nous avons vu clairement qu'il n'y a pas toujours une corrélation entre la performance individuelle et la performance de groupe. Ce principe devrait être appliqué à l'amélioration des plantes à l'avenir pour augmenter les rendements." rapporte-t-il..


Les plantes médiocres donnent de plus hauts rendements.


D'après Weiner, les agriculteurs peuvent potentiellement augmenter leurs cultures jusqu'à 35% en intégrant une stratégie évolutive dans le choix des variétés de céréales.

Il a découvert les relations suivantes:
  • Les plantes à faible rendement individuel produisent de faible quantité dans tout le champ.
  • Les plantes avec un haut rendement individuel produisent un rendement collectif moyen.
  • Les plantes avec un rendement individuel moyen produisent 35% de plus que les plantes individuelles à haut rendement.
"L'hypothèse générale est que les meilleures plantes pour des fins agricoles ne sont pas nécessairement celles qui donnent les plus hauts rendements individuels. Par conséquent, en sélectionnant les plantes à reproduire, nous devrions rechercher les propriétés qui réduisent les performances individuelles de la plante mais celles qui stimulent la croissance collective." ajoute Weiner.

Les scientifiques reconnaissent cependant qu'il peut être plus coûteux de sélectionner des plantes de cette manière, car cela demande de planter de grandes quantités de cultures sur les champs pour étudier leurs interactions plutôt que de simplement identifier les individus les plus productifs.

"Nous avons besoin d'hypothèses sur les propriétés qui favorisent la population au détriment des individus au lieu de chercher des propriétés qui rendent les plantes «meilleures»," termine Weiner.


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