Un biologiste moléculaire de l'Institut Salk, Joseph Swift, a souligné l'importance de la photosynthèse C4 chez les plantes, qui prospèrent dans des conditions sèches et chaudes. Swift, chercheur postdoctoral, a souligné que le changement climatique augmentera le nombre d'environnements avec de telles conditions, rendant cette recherche cruciale.
Swift a coécrit un article publié dans la revue Nature, qui a examiné l'évolution des plantes C4 sur des millions d'années. Bien que toutes les plantes effectuent la photosynthèse pour produire de l'oxygène et de la nourriture, elles le font par différents mécanismes. L'étude suggère que l'édition génétique pourrait permettre à davantage de plantes d'adopter la photosynthèse C4 efficace.
Actuellement, la plupart des plantes utilisent la photosynthèse ancienne C3, caractérisée par trois molécules de carbone. Ce groupe comprend des cultures importantes comme le riz, le soja et le blé. Joe Ecker, professeur de génétique à l'Institut Salk et auteur principal de l'article, a identifié le riz comme un candidat de choix pour la conversion en C4.
Le processus C4 améliore l'efficacité et la tolérance à la sécheresse en abordant les problèmes présents dans les plantes C3, tels que le mélange de dioxyde de carbone avec de l'oxygène pendant la photosynthèse, entraînant un gaspillage d'énergie. De plus, les plantes C3 ont tendance à perdre de l'eau par des pores ouverts sur leurs feuilles.
Ecker a noté que convertir le riz, la deuxième culture la plus importante au monde, de C3 à C4 pourrait potentiellement augmenter son efficacité photosynthétique et son rendement de 50 %. Le maïs, une plante C4 leader, est actuellement la culture la plus significative.
Des processus évolutifs naturels ont fait passer les plantes de C3 à C4 environ 60 fois. Cependant, atteindre cette conversion en laboratoire par le biais de l'édition génétique pose des défis et pourrait prendre jusqu'à 20 ans.
Bien que la perspective de rendements agricoles plus élevés reste incertaine, Ecker a souligné qu'avec une population mondiale prévue de près de 10 milliards d'ici 2050, améliorer la production alimentaire est impératif. 'L'objectif est d'améliorer le rendement des grains des plantes d'importance mondiale pour garantir la sécurité alimentaire,' a-t-il déclaré.
Les chercheurs de l'Institut Salk ont collaboré avec des scientifiques de l'Université de Cambridge pour découvrir les bases génétiques de la photosynthèse.