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De l’azote aux acides aminés : comment les micro-organismes aident-ils les plantes à absorber l’azote ?
Dans la nature, l'azote est un élément essentiel qui est essentiel pour la croissance et le développement des plantes. Cependant, les plantes ne peuvent pas utiliser directement d'azote sous forme d'azote gazeux (N2). Cela fait que les micro-organismes jouent un rôle clé dans l'absorption et l'utilisation de l'azote. Les micro-organismes utilisent un processus appelé fixation de l’azote pour convertir l’azote en formes que les plantes peuvent absorber, comme l’ammoniac (NH4+) et le nitrate (NO3−). Ce processus améliore non seulement la santé des plantes, mais augmente également la durabilité agricole.
L’absorption d’azote est essentielle à la croissance des plantes et les micro-organismes soutiennent ce processus.
Processus de transformation de l'azote
Les plantes absorbent l’azote du sol principalement par leur système racinaire, sous forme de nitrates et d’ammoniac. Dans les sols sains, le nitrate est généralement la principale forme d’azote disponible, tandis que l’ammoniac peut prédominer dans les prairies et les sols anaérobies inondés tels que les rizières.
Les racines des plantes affectent l’abondance de différentes formes d’azote en modifiant le pH du sol et en sécrétant des composés organiques ou de l’oxygène, favorisant ainsi l’activité des micro-organismes pour favoriser la conversion de diverses substances azotées. Les ions ammonium présents dans les racines des plantes pénètrent dans la plante par l’intermédiaire des protéines de transport de l’ammoniac, tandis que les nitrates sont absorbés par une variété de protéines de transport des nitrates.
Comment les plantes traitent l'azote
L'azote est transporté principalement par le xylème, où il est délivré à d'autres parties de la plante sous forme de nitrates, d'ammoniac dissous et d'acides aminés. Dans la plupart des cas, la réduction des nitrates se produit principalement dans les feuilles des plantes, tandis que les racines ne capturent qu’une petite quantité de nitrate pour la réduction. Quel que soit le processus d'absorption ou de synthèse, l'ammoniac sera finalement incorporé aux acides aminés par la voie glutamate synthétase-glutamate synthétase (GS-GOGAT).
Le transport et la conversion de l’azote sont non seulement essentiels à la croissance des plantes, mais affectent également la santé de l’ensemble de l’écosystème.
pH et équilibre ionique
Chaque fois que le nitrate est réduit en ammoniac, la plante doit maintenir l'équilibre du pH de son environnement, ce qui signifie souvent émettre des ions OH− ou les neutraliser avec des acides organiques. Cela rend le sol autour des plantes qui absorbent les nitrates alcalin. Afin de maintenir l’équilibre ionique, les plantes doivent absorber du NO3− accompagné de l’entrée ou de l’excrétion d’anions chargés négativement avec des cations chargés positivement. Par exemple, les plantes comme les tomates absorbent des ions métalliques tels que le potassium (K+), le sodium (Na+), le calcium (Ca2+) et le magnésium (Mg2+) pour équilibrer l’absorption du nitrate.
Efficacité d'utilisation de l'azote
L'efficacité d'utilisation de l'azote (NUE) est la proportion d'azote que les plantes sont capables d'absorber et d'utiliser. L’amélioration de l’efficacité de l’utilisation de l’azote et de la fertilisation est essentielle au développement agricole durable, en réduisant la pollution (comme le ruissellement des engrais) et les coûts de production tout en augmentant les rendements. L’EUN des cultures du monde entier est généralement inférieur à 50 %, ce qui incite les scientifiques à rechercher des moyens d’améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’azote grâce à de meilleurs engrais, une meilleure gestion des cultures, une sélection sélective et le génie génétique.
L’amélioration de l’efficacité de l’utilisation de l’azote et de l’efficacité des engrais constitue un défi majeur de l’agriculture durable.
En comprenant le rôle important des micro-organismes dans l’absorption d’azote par les plantes et les processus physiologiques associés, pouvons-nous trouver des moyens plus innovants pour améliorer la production agricole et la durabilité ?
