Les scientifiques modifient les plantes pour lutter contre le changement climatique avec l'IA

Trop de carbone dans l'atmosphère déclenche de nombreux changements climatiques et constitue une réelle menace pour notre existence, ainsi que pour les animaux et les plantes. Des vagues de chaleur extrêmes, des tempêtes, de longues périodes de sécheresse et des inondations catastrophiques en sont la conséquence. Nous avons donc besoin de quelque chose qui puisse aider à réduire le carbone dans l'atmosphère, et rien n'est mieux que les plantes – oui, les plantes vertes qui sont aussi agréables à regarder et qui procurent un environnement serein et une bonne énergie.

Les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l'atmosphère car elles ont la capacité naturelle de le faire. Les scientifiques du Salk utilisent cette même qualité des plantes pour purifier l'air du dioxyde de carbone en redessinant leurs racines afin qu'elles puissent stocker plus de carbone. Leur nouvel outil sophistiqué, SLEAP, est un logiciel d'intelligence artificielle qui suit différentes caractéristiques de la croissance des racines.

Concevoir de nouvelles plantes pour lutter contre le changement climatique

Le programme de l'Institut Salk appelé Harnessing Plants Initiative (HPI) se concentre sur le développement de solutions pour exploiter les plantes pour stocker le carbone, car les plantes stockent déjà du carbone dans leur biomasse. Mais le stockage est généralement temporaire, car lorsque les plantes meurent ou que les récoltes sont effectuées, le carbone stocké retourne dans l'atmosphère. Le Salk essaie d'augmenter leur capacité à stocker plus de carbone et ce, pour des périodes plus longues.

Les scientifiques de l'HPI utilisent SLEAP pour concevoir ces plantes qui sauvent le climat. Il est assez facile à utiliser et a été conçu à l'origine pour suivre les mouvements des animaux en laboratoire, et est maintenant adapté pour étudier les structures racinaires. 

Dans une étude récente, les chercheurs ont révélé le nouveau protocole de SLEAP, qui analysera les caractéristiques racinaires comme la profondeur de leur croissance, leur largeur, leur taille avec le temps et leurs autres traits physiques, qui étaient assez fatigants et longs à mesurer avant SLEAP.

SLEAP est un bond en avant dans la recherche végétale

SLEAP aide déjà les scientifiques, car ils ont généré un catalogue extensif des systèmes racinaires des plantes. Identifier ces systèmes racinaires des plantes aidera les scientifiques à trouver les gènes associés aux caractéristiques qu'ils recherchent. Cela aidera également à définir si plusieurs caractéristiques d'une plante sont définies par les mêmes gènes ou non. 

Les chercheurs du Salk seront en mesure de déterminer quels gènes sont utiles pour concevoir leurs nouvelles plantes. Elizabeth Berrigan, une scientifique impliquée dans le développement de SLEAP, dit :

« Nous avons créé un protocole robuste validé sur plusieurs types de plantes qui réduit le temps d'analyse et les erreurs humaines tout en mettant l'accent sur l'accessibilité et la facilité d'utilisation – et cela n'a nécessité aucun changement au logiciel SLEAP lui-même. »

Source : Institut Salk.

Les chercheurs du Salk ont testé le modèle sur différents types de plantes, par exemple le riz, le colza et le soja. Ils l'ont également testé pour la plante à fleurs de la famille des moutardes, scientifiquement appelée Arabidopsis thaliana, et ils ont trouvé après les essais que SLEAP est 10 fois plus rapide pour former des modèles d'IA que les pratiques précédentes et est 10 fois plus rapide pour prédire la structure des plantes sur de nouvelles données.

Les chercheurs se concentrent désormais sur un nouveau défi, qui est d'examiner les structures racinaires en 3D avec SLEAP. La recherche avec SLEAP se poursuivra, car elle accélère déjà le processus de recherche à l'Institut Salk.