Des scientifiques de l’Université de Birmingham ont inventé une nouvelle méthode pour encourager les bactéries à former des écosystèmes favorisant la croissance qui pourraient être utilisés pour enrober les racines des semis de plantes, ce qui devrait se traduire par des plantes plus fortes et plus saines et des rendements agricoles plus élevés en agriculture.
Dans la nature, les racines des semis forment des relations mutuellement bénéfiques avec les communautés de microbes (champignons, bactéries, virus) du sol et échangent des nutriments, permettant à la fois à la plante et aux microbes de prospérer. Ceci est particulièrement critique dans les premiers stades de la vie d’une plante lorsque le semis est dans une course contre la montre pour atteindre une croissance autosuffisante avant que les nutriments et les réserves d’énergie de la graine ne s’épuisent.
Le Dr Tim Overton, microbiologiste appliqué de l’École de génie chimique de l’Université, et le Dr Francisco Fernandez-Trillo de l’École de chimie ont dirigé une équipe pour développer de nouveaux polymères synthétiques qui stimulent la formation de ces communautés bactériennes d’une manière qui reflète une processus naturel connu sous le nom de formation de biofilm.
Un biofilm est une communauté de microbes finement orchestrée, soutenue par une matrice de polymères biologiques qui forme un micro-environnement protecteur et maintient la communauté ensemble.
Les chercheurs ont travaillé conjointement sur un projet de quatre ans sur la façon dont les polymères interagissent avec les bactéries, qui a abouti à la synthèse d’un groupe de polymères à base d’acylhydrazone.
Ces nouveaux polymères ont été conçus pour agir comme un échafaudage adhésif, « ensemençant » la formation d’un complexe micro-organisme-polymère pour initier et accélérer la formation de biofilm. Une fois le biofilm formé, les bactéries deviennent une communauté autosuffisante et auto-organisée, et produisent leur propre matrice pour permettre la transmission des nutriments et de l’eau, et l’évacuation des déchets.
Le projet impliquait un doctorat. les étudiants Pavan Adoni et Omar Huneidi, qui ont ensuite fait progresser les recherches montrant que les polymères agrègent les bactéries et améliorent la formation de biofilms. De manière critique, ils ont également montré que le processus est entièrement réversible et que le biofilm peut être dispersé en modifiant les conditions environnementales. Les résultats de ces expériences et d’autres études seront publiés en 2022.
Pavan Adoni a commenté : « Nous prévoyons que le polymère sera finalement utilisé comme revêtement de semences, peut-être en conjonction avec des bactéries telles que B. Subtilis, qui est naturellement présente dans le sol, augmente la tolérance au stress des plantes et est actuellement utilisée comme inoculant du sol. Nous envisageons une approche plus ciblée qui ne traite que la graine, de sorte que lorsqu’elle germe, les bactéries sont prêtes à se développer dans l’environnement sûr fourni par un complexe polymère de micro-organismes. En fin de compte, cela devrait se traduire par des plantes plus fortes, qui poussent plus rapidement. , et ont une plus grande résistance à la maladie. »
L’Université de Birmingham Enterprise a déposé une large demande de brevet couvrant les nouveaux polymères, la méthode de formation du biofilm et la méthode de clivage du polymère, et son utilisation pour favoriser la croissance d’un biofilm avec tout micro-organisme, y compris ceux qui peuvent produire ou délivrer des produits chimiques. ou des molécules biologiques.
Le brevet a maintenant été concédé sous licence à la société spécialisée dans les sciences de la vie PBL Technology, qui investit dans, protège et promeut les innovations émergentes issues de sources de recherche publiques dans le monde entier. En agriculture, les technologies de PBL comprennent la génétique des cultures, les traitements des cultures, l’agriculture de précision et les promoteurs et les outils de R&D.