Lorsque trois mutations génétiques spécifiques sont combinées et parfaitement adaptées, les scientifiques peuvent transformer des plants de tomates en arbustes extrêmement compacts, parfaits pour l'agriculture urbaine. Seules deux de ces mutations (insert, à gauche) raccourcissent les plantes normalement ressemblant à de la vigne pour pousser dans un champ, mais toutes les trois (insert, à droite) font que leurs fruits se regroupent comme des raisins. Les chercheurs ont coupé les feuilles de la plante pour mieux voir les nouvelles tomates. Crédit :laboratoire Lippman/CSHL, 2019
La modification génétique déplace les cultures de tomates du champ vers l'horizon de la ville, voire vers l'espace. Les chercheurs ont utilisé l'édition de gènes CRISPR pour optimiser les tomates pour l'agriculture urbaine.
Les agriculteurs pourraient bientôt cultiver des tomates en bottes comme des raisins dans un entrepôt, sur le toit d'un gratte-ciel ou même dans l'espace. C'est si un groupe de nouvelles cultures génétiquement modifiées s'avère aussi fructueux que le premier lot.
L'objectif principal de cette nouvelle recherche est de concevoir une plus grande variété de cultures pouvant être cultivées dans des environnements urbains ou dans d'autres endroits non propices à la croissance des plantes, a déclaré Zach Lippman, professeur au Cold Spring Harbor Laboratory et chercheur HHMI, qui dirige le laboratoire qui a conçu le 'tomates d'agriculture urbaine.'
Ces nouveaux plants de tomates génétiquement modifiés ne ressemblent en rien aux longues vignes que vous pourriez trouver dans un jardin ou dans des champs agricoles. La caractéristique la plus notable est leur fruit compact et groupé. Elles ressemblent à un bouquet dont les roses ont été remplacées par des tomates cerises mûres. Ils mûrissent également rapidement, produisant des fruits mûrs prêts à être récoltés en moins de 40 jours. Et vous pouvez les manger.
"Ils ont une forme et une taille très petites, ils ont bon goût, mais bien sûr, tout dépend de vos préférences personnelles", a déclaré Lippman.
Plus important encore, ils sont respectueux de l'environnement.
"Cela montre comment nous pouvons produire des cultures de nouvelles façons, sans avoir à déchirer autant la terre ou à ajouter un excès d'engrais qui s'écoule dans les rivières et les ruisseaux", a déclaré Lippman. "Voici une approche complémentaire pour aider à nourrir les gens, localement et avec une empreinte carbone réduite."
C'est une bonne nouvelle pour tous ceux qui s'inquiètent du changement climatique. Plus tôt cette année, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) des Nations Unies a averti que plus de 500 millions de personnes vivent sur des terres déjà dégradées par la déforestation, l'évolution des conditions météorologiques et la surexploitation de terres cultivées viables. En transférant une partie du fardeau de la croissance des cultures mondiales vers les zones urbaines et autres, on espère que la mauvaise gestion désespérée des terres ralentira.
Les systèmes agricoles urbains nécessitent souvent des plantes compactes qui peuvent être fendues ou empilées dans des espaces restreints, comme dans l'agriculture à plusieurs niveaux dans des entrepôts ou dans des conteneurs de stockage convertis. Pour compenser le rendement des cultures limité par un espace limité, les fermes urbaines peuvent fonctionner toute l'année dans des conditions climatiques contrôlées. C'est pourquoi il est avantageux d'utiliser des plantes qui peuvent être cultivées et récoltées rapidement. Plus de récoltes par an se traduisent par plus de nourriture, même si l'espace utilisé est très petit.
Lippman et ses collègues ont créé les nouvelles tomates en affinant deux gènes qui contrôlent le passage à la croissance reproductive et à la taille de la plante, les gènes SELF PRUNING (SP) et SP5G, qui ont fait que la plante a cessé de croître plus tôt et a fleuri et fructifié plus tôt. Mais le laboratoire de Lippman savait qu'il ne pouvait que modifier le SP les gènes frères sont limités avant d'échanger la saveur ou le rendement contre des plantes encore plus petites.
"Lorsque vous jouez avec la maturation des plantes, vous jouez avec l'ensemble du système, et ce système comprend les sucres, où ils sont fabriqués, c'est-à-dire les feuilles, et comment ils sont distribués, c'est-à-dire aux fruits, », a déclaré Lippman.
A la recherche d'un troisième joueur, l'équipe de Lippman a récemment découvert le gène SIER , qui contrôle la longueur des tiges. SIER en mutation avec l'outil d'édition de gènes CRISPR et en le combinant avec les mutations des deux autres gènes de floraison, on a créé des tiges plus courtes et des plantes extrêmement compactes.
Lippman affine cette technique, publiée dans les derniers numéros de Nature Biotechnology , et espère que d'autres seront inspirés pour l'essayer sur d'autres cultures fruitières comme le kiwi. En raccourcissant les cultures et les récoltes, Lippman pense que l'agriculture peut atteindre de nouveaux sommets.
"Je peux vous dire que les scientifiques de la NASA ont manifesté un certain intérêt pour nos nouvelles tomates", a-t-il déclaré.
Alors que le premier vaisseau vers Mars n'aura probablement pas sa propre ferme, les astronautes pourront toujours tester leur pouce vert avec des tomates urbanisées et spatiales.
Référence :« Personnalisation rapide des cultures fruitières des solanacées pour l'agriculture urbaine » par Choon-Tak Kwon, Jung Heo, Zachary H. Lemmon, Yossi Capua, Samuel F. Hutton, Joyce Van Eck, Soon Ju Park et Zachary B. Lippman, 23 décembre 2019, Biotechnologie de la nature .
DOI :10.1038/s41587-019-0361-2
Cette recherche a été soutenue par le Howard Hughes Medical Institute, la Rural Development Administration, la National Research Foundation of Korea, l'USDA National Institute of Food and Agriculture et la National Science Foundation.
