Les recherches du Dr Benbrik sur les biofertilisants microbiens - Willagri

L’avenir de l’agriculture se trouve sous nos pieds, dans le monde microscopique des microbes bénéfiques. Alors que l’agriculture est confrontée à des défis croissants exacerbés par le changement climatique, il est essentiel de trouver des solutions innovantes. Brahim Benbrik, chercheur spécialisé dans le groupe de recherche sur les interactions plantes-microbes du professeur Adnane Bargaz à l’École supérieure d’agriculture et des sciences de l’environnement (UM6P), explore le potentiel des microbiomes associés aux plantes et au sol pour renforcer la fertilité des sols, améliorer l’efficacité de l’utilisation des nutriments (phosphore, azote, etc.) et stimuler durablement la productivité des cultures.

Dans le vaste paysage de l’agriculture durable, certains chercheurs agissent comme des graines de changement, faisant germer des idées qui transforment l’agriculture. Le Dr Benbrik incarne cet esprit pionnier. Les recherches révolutionnaires qu’il mène avec le professeur Bargaz sur les biofertilisants microbiens redéfinissent la manière dont les agriculteurs améliorent la fertilité des sols, la productivité des cultures et l’efficacité de l’utilisation du phosphore (PUE).

Comme un architecte qui dessine un plan pour un avenir plus vert, les recherches du Dr Benbrik au sein du groupe de recherche sur les interactions plantes-microbes du Prof. Bargaz s’inscrivent dans la vision de l’UM6P qui consiste à tirer parti de la science et de la technologie pour relever les défis mondiaux en matière d’agriculture.

Les biofertilisants microbiens : La main-d’œuvre invisible du sol

Sous nos pieds, une armée invisible de micro-organismes travaille inlassablement au maintien de la vie. Les biofertilisants microbiens sont au cœur de cette révolution biologique, agissant comme recycleurs de nutriments de la nature. Contrairement aux engrais chimiques, qui fournissent des nutriments synthétiques, ces biofertilisants libèrent le phosphore, le potassium et d’autres minéraux essentiels en exploitant les activités biologiques de microbes bénéfiques tels que Pseudomonas sp., Bacillus cereus et Sphingobacterium suaedae.

Leurs mécanismes d’action sont aussi complexes que les réseaux de racines des plantes, assurant une solubilisation optimale des nutriments, une stimulation de la croissance des plantes et une amélioration de la santé du sol. Ces microbes bénéfiques produisent des phytohormones comme les auxines, les gibbérellines et les cytokinines qui stimulent le développement des racines et des pousses. Les activités enzymatiques impliquant des phosphatases, des cellulases et des lipases améliorent la fertilité du sol et la décomposition de la matière organique. En outre, les biofertilisants microbiens protègent les cultures contre les agents pathogènes et renforcent la résistance à la sécheresse, à la salinité et aux carences en éléments nutritifs.

Débloquer l’efficacité du phosphore pour une agriculture durable

Le phosphore est un élément nutritif vital pour la croissance des cultures, mais une grande partie reste piégée dans le sol, inaccessible aux plantes. Le Maroc, qui abrite de vastes réserves de phosphate, est une source d’éléments nutritifs vitaux dont l’efficacité d’utilisation par les cultures doit être améliorée dans la plupart des sols.

Les recherches de M. Benbrik sur les biofertilisants microbiens solubilisant le phosphore visent à améliorer l’efficacité de l’utilisation du phosphore (PUE), en veillant à ce qu’une plus grande quantité de cet élément nutritif essentiel soit disponible pour les cultures. Sa dernière étude (publiée dans le Journal of Experimental Botany), dans le groupe de recherche sur les interactions plantes-microbes, donne un aperçu approfondi de l’importance de la bioprospection à grande échelle. La haute résolution du criblage des champignons individuels peut conduire à l’identification de consortiums microbiens potentiels adaptés à l’absorption du phosphore et à la croissance des plantes. En outre, l’étude dévoile le potentiel agro-physiologique des communautés fongiques synthétiques, le présentant comme une approche innovante pour la conception de biofertilisants microbiens de nouvelle génération. Lire l’encadré ci-dessous

Dévoiler le potentiel agro-physiologique des champignons rhizoplane du blé dans des conditions de faible teneur en P en utilisant une approche de consortium à niche conservée

Les champignons qui favorisent la croissance des plantes (PGPF) sont prometteurs pour l’amélioration du rendement des cultures. Nous avons étudié la diversité fongique du rhizoplane du blé dans sept régions agricoles marocaines, en utilisant une stratégie de niche conservée pour construire des consortiums fongiques (CF) présentant une plus grande acquisition de phosphore (P) et une promotion de la croissance des plantes. L’étude a combiné des méthodes indépendantes et dépendantes de la culture pour explorer la diversité taxonomique et fonctionnelle dans le rhizoplane de plants de blé provenant de 28 zones. Vingt espèces fongiques de huit genres ont été isolées et confirmées par séquençage Sanger de l’espace transcrit interne (ITS). La capacité de solubilisation du P (PS) a été évaluée pour chaque espèce, Talaromyces sp. (F₍₁₁) ) et Rhizopus arrhizus CMRC 585 (F₍₁₂) ) présentant des taux de PS notables, potentiellement dus à la production d’acides organiques tels que l’acide gluconique. Les caractéristiques des PGPF et les activités d’antagonisme ont été prises en compte lors de la construction de 28 FC à niche conservée (utilisant des isolats de la même zone), de sept FC intrarégionaux (différentes zones au sein d’une même région) et d’un FC interrégional. Dans des conditions de faible teneur en P, l’inoculation in planta avec des FC à niche conservée (notamment FC₁₄et FC₍₁₇)) a amélioré la croissance, les paramètres physiologiques et l’absorption de P du blé, tant au stade végétatif qu’au stade reproductif. Les FC₁₄et FC₁₇, composés de champignons puissants tels que F₁₁et F₁₂, ont démontré des avantages supérieurs en termes de croissance des plantes par rapport aux FC construits à l’intérieur et à l’extérieur des régions. Ainsi est soulignée l’efficacité de la stratégie de conservation de niche dans la conception d’une communauté fongique synthétique à partir d’isolats au sein de la même niche, démontrant un potentiel agro-physiologique significatif pour améliorer l’absorption de P et la croissance des plantes de blé.

Auteurs : Brahim Benbrik , Tessa E Reid , Dounia Nkir , Hicham Chaouki , Yassine Aallam , Ian M Clark , Tim H Mauchline , Jim Harris , Mark Pawlett , Abdellatif

Solutions biotechnologiques pour la durabilité du phosphore

Les bioformulations microbiennes exploitent les micro-organismes solubilisant le phosphate pour valoriser les boues phosphatées en tant qu’amendement phosphoré pour les plantes. Ces stratégies améliorent considérablement l’efficacité de l’utilisation du phosphore, en optimisant l’apport de phosphate et en augmentant le rendement des cultures, en particulier dans les sols pauvres en nutriments, tout en favorisant des pratiques agricoles durables et respectueuses de l’environnement. Ces résultats, publiés dans Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, soulignent le rôle des innovations microbiennes dans l’avancement de la gestion durable du phosphore et de l’agriculture. Lire l’encadré ci-dessous

Réutilisation des boues phosphatées enrichies par des bactéries solubilisant le phosphate comme biofertilisant : Promotion de la croissance de Zea Mays

Les boues de phosphate sont considérées comme les principaux dérivés de l’industrie du phosphate au Maroc, elles sont produites en grandes quantités. Leur gestion représente un grand défi pour l’industrie du phosphate. Les bactéries solubilisantes du phosphate (PSB) ont été proposées comme une approche écologique innovante et pour solubiliser les boues de phosphate et pour promouvoir la croissance des plantes. Quatre isolats bactériens (Pseudomonas Sp. DN 13-01, Sphingobacterium suaedae T47, Bacillus pimilus X22 et Bacillus cereus 263AG5) ont été sélectionnés en tant que PSB puissantes. Un consortium bactérien a été formé avec les quatre bactéries sélectionnées après vérification de leur biocompatibilité. Le consortium bactérien a une grande capacité de solubilisation du phosphate par rapport à celle d’un isolat bactérien unique. Les quatre bactéries sélectionnées sont également capables de produire de l’acide indole acétique, des sidérophores, du cyanure d’hydrogène, du H₂S et du CO₂. L’utilisation de 40 % des boues phosphatées augmente davantage la croissance de Zea mays que les autres proportions utilisées. Toutes les bactéries sélectionnées ont pu augmenter de manière significative la croissance de Zea mays quelle que soit la proportion de boues phosphatées utilisée, en particulier lorsqu’elles ont été inoculées en tant que consortium, ce qui a augmenté la croissance de Zea mays de manière beaucoup plus importante. De même, la combinaison de l’amendement de boues phosphatées à 40 % et de l’inoculation du consortium bactérien a donné le meilleur rendement de croissance de Zea Mays, où la hauteur de la plante, la surface fraîche et la biomasse des racines ont été augmentées de 406,5 %, 553 et 593 respectivement par rapport à un sol pauvre en phosphore. L’utilisation de boues phosphatées marocaines combinées à des bactéries solubilisant les phosphates est une approche innovante et écologique importante pour promouvoir la croissance des plantes. Elle doit faire l’objet d’études plus approfondies afin de réexploiter les boues phosphatées marocaines.

Auteurs : Brahim Benbrik , Alae Elabed , Cherkaoui ElModafar , Allal Douira , Soumia Amir , Abdelkarim Filali-Maltouf , Soumya El Abed , Naima El Gachtouli , Iraqui Mohammed , Saad Ibnsouda

Interactions sol-microbes pour une meilleure productivité des cultures

La santé des sols est la pierre angulaire de l’agriculture durable. Les recherches du Dr Benbrik sur les interactions entre le sol et les microbes ont révélé comment les biofertilisants microbiens peuvent améliorer de manière significative la structure du sol, le cycle des nutriments et la productivité globale des cultures. Ses travaux publiés dans Communications in Communications in Soil Science and Plant Analysis explorent le rôle essentiel des consortiums microbiens dans l’amélioration de la résistance des plantes aux stress abiotiques. Un phosphocompost enrichi de PGPR a déjà donné des résultats remarquables, augmentant de manière significative la productivité des haricots, du maïs et du blé par rapport aux plantes non inoculées.

Du laboratoire au terrain : Développer la recherche sur les biofertilisants microbiens

À l’UM6P, les recherches du Dr Benbrik suivent une approche rigoureuse qui commence par l’isolement et le criblage des microbes. Des microbes bénéfiques sont prélevés dans les sols marocains, y compris dans les mines de phosphate, et testés pour leur capacité à solubiliser le phosphore. Ces souches sont ensuite testées dans le cadre d’une procédure rigoureuse de criblage in vitro et in situ avant d’être formulées en consortiums de biofertilisants, validées dans le cadre d’essais en serre et finalement appliquées sur le terrain.

Le marché mondial des biofertilisants devrait dépasser les 12 milliards de dollars d’ici 2030, marquant ainsi une évolution significative vers l’agriculture durable. Au Maroc et en Afrique, où la dégradation des sols et l’incertitude climatique menacent la sécurité alimentaire, les biofertilisants microbiens constituent une alternative écologique aux engrais synthétiques.

Reconnaissant ce potentiel, le Dr Benbrik a cofondé une startup avec le Prof. Adnane Bargaz, qui se consacre au développement de produits biologiques agricoles basés sur des micro-organismes, avec pour objectif principal de développer la technologie des biofertilisants microbiens et de transférer les connaissances dans ce domaine. Soutenue par les incubateurs StartGate de l’UM6P, la startup apporte l’innovation scientifique aux champs des agriculteurs, s’alignant ainsi sur le Plan vert du Maroc et les objectifs de durabilité.