Fixation d’azote: définition, processus, and importance pour l’agriculture

Karthik Karuppanan

Étudiant en Master de Sciences du Sol à l’Université d'Oregon.

3 min de lecture
03/10/2024
Fixation d’azote: définition, processus, and importance pour l’agriculture

Nous savons tous que les rhizobiums, des bactéries diazotrophes, aident à fixer l'azote, notamment avec l'aide des plantes légumineuses (famille des Fabacées/légumineuses). Dans cet article, nous allons explorer des processus détaillés pour améliorer la fixation de l'azote. L'azote est l'un des macronutriments essentiels pour les plantes; il est crucial pour leur croissance. Un manque d'azote entraîne une mauvaise récolte, une synthèse protéique réduite et affecte également la chlorophylle. La région racinaire des plantes, appelée rhizosphère, abrite de nombreux microbiomes, qui sont le milieu de vie de nombreux micro-organismes.

Quel est le lien entre les bactéries et les plantes légumineuses ?

Il existe une relation symbiotique entre ces bactéries et les plantes, où les bactéries obtiennent du carbone, leur source d'énergie quotidienne, et, en retour, fixent l'azote.

Quelles sont les étapes de la fixation de l'azote ?

  • Fixation de l'azote
  • Assimilation
  • Ammonification
  • Nitrification
  • Dénitrification

Les racines des plantes libèrent généralement des exsudats contenant des sucres, des acides aminés, etc. Elles tendent également à libérer des composés spécifiques comme les flavonoïdes, qui sont spécifiques à l'hôte. Les bactéries détectent ces flavonoïdes dans la région de la rhizosphère en utilisant les gènes nod D (gène de nodulation – présent chez les rhizobiums) ; cette interaction active les gènes nod D, qui à leur tour activent les gènes nod A, B et C (communs à tous les rhizobiums) ainsi que certains gènes spécifiques à l'hôte tels que P, Q, H, F, E et L. Cela forme le facteur NOD, un composé dérivé des lipo-chitooligosaccharides de la chitine, spécifique aux hôtes si cela correspond à la culture hôte. Ce facteur NOD est renvoyé aux racines des plantes. S'il correspond, la plante produira des gènes noduline, permettant aux bactéries de s'attacher à la racine par rhicadhésion ; ils affectent le calcium dans la paroi cellulaire des racines des plantes, entraînant un enroulement des racines et envoyant des signaux mitogènes au cortex pour la division cellulaire.

Pour en savoir plus sur la fixation de l'azote, consultez l'article pertinent disponible ici.

Cela provoque la formation d'un fil d'infection dans le cortex des racines de la plante, où les rhizobiums se déplacent et se différencient à l'intérieur des cellules corticales pour former des bactéroïdes. À l'intérieur des bactéroïdes, se trouve une enzyme appelée nitrogenase, cruciale pour la fixation de l'azote. La formation de ces bactéroïdes à l'intérieur des cellules racinaires entraîne un changement hormonal, ce qui provoque le gonflement des nodules racinaires, visibles à l'œil nu. Ils sont entourés d'une membrane péribactéroïde, qui les protège de l'oxygène. Ils sont roses en raison de la présence de la légumine, un scavenger d'oxygène, car l'oxygène pourrait empoisonner l'enzyme. Ce légumine transporte l'oxygène et aide l'enzyme nitrogenase à fonctionner correctement et à fixer l'azote.

Quelles plantes fixent le plus d'azote?

D'autres légumineuses telles que les arachides, les niébés, le soja et les fèves sont d'excellents fixateurs d'azote et satisfont tous leurs besoins en azote, sauf ceux absorbés du sol. Ces légumineuses peuvent fixer jusqu'à 250 livres d'azote par acre et ne nécessitent généralement pas de fertilisation (Walley et al., 1996 ; Cash et al., 1981).

Pourquoi avons-nous besoin de la fixation de l'azote?

Les plantes ne peuvent pas utiliser le diazote (Ν2), qui est prédominant dans l'atmosphère. La forme acceptable de l'azote est le nitrate (NO3-) et l'ammoniaque (NH3). Les bactéries rhizobiums aident à fixer le diazote en le convertissant en NH3, ce que les plantes peuvent utiliser facilement pour leur croissance. Sans fixation de l'azote, les plantes souffriraient de carences en azote, ou il serait nécessaire d'ajouter une grande quantité d'engrais synthétiques pour compenser les besoins des plantes, ce qui entraînerait des pertes économiques et environnementales.

Références:

Book: Soil Microbiology, Ecology and Biochemistry, Fourth Edition, 2015, Author: Eldor A. Paul.

https://pubs.nmsu.edu/

Karthik Karuppanan
Étudiant en Master de Sciences du Sol à l’Université d'Oregon.

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