Des communautés microbiennes aériennes qui répriment les maladies des plantes peuvent être développées

Selon des chercheurs de Penn State, les communautés microbiennes vivant naturellement sur les feuilles et les tiges des plants de tomates peuvent être manipulées pour supprimer les maladies qui réduisent la productivité, laissant espérer que les producteurs pourront un jour appliquer ces mélanges de bactéries et de champignons pour protéger les plantes et améliorer les récoltes.

Dans une nouvelle étude portant sur une serre remplie de quatre lignées de jeunes plants de tomates représentant différents traitements et groupes témoins, les chercheurs ont à plusieurs reprises « passé » ou transféré des microbes – initialement recueillis à partir de feuilles de plants de tomates sains dans le champ – d’une plante à l’autre, qui ont ensuite été inoculés avec le pathogène bactérien speck.

Après plusieurs transferts ou passages des microbes, les symptômes de la maladie tels que les lésions brunes à noires sur les feuilles ont commencé à s’estomper et, au neuvième passage, ont diminué de près de moitié.

Cette découverte a des implications au-delà des tomates et même des plantes potagères, a suggéré Kevin Hockett, professeur adjoint d’écologie microbienne au Collège des sciences agricoles, qui est co-auteur du document de recherche. L’objectif, a-t-il dit, est de développer un processus qui permette aux producteurs d’employer des communautés microbiennes sur le terrain.

« Nous essayons de trouver un moyen d’utiliser les écosystèmes naturels dans les champs au profit des agriculteurs et de prévenir les maladies des plantes, et je pense qu’il y a beaucoup de potentiel ici pour l’avenir », a-t-il déclaré. « Nous travaillons actuellement sur des maladies bactériennes, mais je ne vois aucune raison pour laquelle nous ne pourrions pas tester cela avec des maladies fongiques ainsi que d’autres maladies bactériennes dans d’autres cultures maraîchères. Cela peut être une approche qui peut être appliquée largement et changer la façon dont nous pensons aux contrôles biologiques, même pour d’autres cultures. »

Les effets suppressifs des communautés microbiennes du sol sur les maladies des plantes sont bien connus, a noté la chercheuse principale Hanareia Ehau-Taumaunu, qui obtiendra en août un doctorat en pathologie végétale, mais il s’agissait de la première étude à montrer que les communautés microbiennes pouvaient jouer un rôle similaire dans la partie aérienne des plantes, dans la « phyllosphère ».

Développer des communautés microbiennes de la phyllosphère capables de supprimer la tache bactérienne de la tomate, causée par un agent pathogène appelé Pseudomonas syringae pv. tomate, ou Pto – Ehau-Taumaunu et Hockett ont pulvérisé des centaines de plantes avec les applications de microbes méticuleusement préparées suivies d’une inoculation d’agents pathogènes – puis ont mesuré la gravité de la maladie des plantes qui s’est développée. Les plantes dont la gravité de la maladie était la plus faible ont ensuite été sélectionnées comme source de la communauté microbienne lors du cycle d’inoculation suivant.

« Le passage successif de la communauté microbienne entre les plants de tomates était analogue au transfert de saison en saison de microbes exposés à plusieurs reprises au Pto, permettant aux processus écologiques et évolutifs de se produire sur une courte période », a déclaré Ehau-Taumaunu. « L’accumulation de maladies dans la phyllosphère a finalement entraîné la suppression de la maladie en tant que réponse écologique normale à la pression des agents pathogènes. »

L’étude comprenait une composante de chambre de croissance dans laquelle les chercheurs ont traité thermiquement les communautés microbiennes pour voir si la maladie des taches bactériennes serait affectée. L’élimination de la communauté microbienne est un test courant de suppression de la maladie. Cette expérience a démontré que lorsque les communautés microbiennes étaient éliminées, les symptômes de la maladie des taches bactériennes s’aggravaient, indiquant que les membres de la communauté jouaient un rôle déterminant dans la suppression de la maladie.

Dans des conclusions récemment publiées dans Journal des phytobiomesles chercheurs ont rapporté que dans l’ensemble, le passage en serre a entraîné une augmentation de la gravité de la maladie pour toutes les lignées de passage à partir du passage initial, qui a culminé aux passages quatre ou cinq, suivie d’une forte baisse qui s’est maintenue jusqu’au neuvième et dernier passage de l’étude. .

La pandémie de COVID-19 a rendu la recherche beaucoup plus difficile et le travail plus exigeant, a souligné Ehau-Taumaunu. Elle a réalisé les expériences complexes sans l’aide d’étudiants de premier cycle ou des cycles supérieurs en raison de restrictions visant à empêcher la propagation du virus.

« Le plan était d’avoir plusieurs mains impliquées dans les transferts, mais il s’est avéré que c’était juste moi qui effectuais toute l’expérience pendant des mois », a-t-elle déclaré. « C’était malheureux, car la recherche aurait été une excellente opportunité d’apprentissage pour les autres étudiants du laboratoire Hockett, mais je le faisais en 2020, alors que Penn State commençait à peine à revenir et à pouvoir mener des recherches sur le campus. Pour des raisons de sécurité, je travaillais seul, aidé uniquement par les gérants de la serre. »