Une nouvelle étude a analysé le potentiel d’une bactérie pour le contrôle biologique du champignon Hemileia vastatrix, responsable de la rouille du caféier, un défi majeur pour les caféiculteurs brésiliens. Un article sur l’étude est publié dans la revue Microbiologie BMC.
Les symptômes de la rouille du café sont des taches jaunes comme des marques de brûlure sur les feuilles de la plante. La maladie altère la photosynthèse, faisant flétrir le feuillage et empêchant les cerises productrices de haricots de pousser jusqu’à ce que l’arbre ressemble à un squelette. Il est généralement contrôlé par l’utilisation de pesticides à base de cuivre, qui peuvent avoir des effets néfastes sur l’environnement.
« Il s’agissait d’une étude scientifique fondamentale, dans laquelle nous avons cherché à comprendre le comportement des bactéries qui habitent les feuilles des caféiers. Tout d’abord, il existe plusieurs composés qui sont nocifs pour les bactéries et peuvent être utilisés pour les attaquer », a déclaré Jorge Maurício Costa Mondego, dernier auteur de l’article.
« Deuxièmement, les feuilles sont des environnements qui subissent des pressions environnementales importantes, telles que la lumière du soleil et la pluie. Nous voulions comprendre comment les bactéries qui vivent sur les feuilles de café peuvent résister à la fois aux composés produits par le caféier et aux contraintes de la pluie et du soleil », a-t-il déclaré. .
Outre ce front scientifique fondamental, l’étude a également abordé les défis des sciences appliquées. Les chercheurs ont décidé de découvrir si les bactéries qui habitent les feuilles de café peuvent combattre le champignon responsable de la rouille du café. La première étape a consisté à identifier les étiquettes de séquence exprimées (EST) de Coffea arabica et C. canephora produites par le projet brésilien de génome du café (Projeto Genoma EST-Café).
« J’ai été le premier auteur, aux côtés de Ramon Vidal, professeur à l’UNICAMP, d’un article dans lequel nous compilions les séquences exprimées par C. arabica. publié en 2011. Nous ne pensions pas encore en termes de métagénomique, mais c’est ce que nous avons fait, plus ou moins accidentellement », a déclaré Mondego.
Métagénomique accidentelle
Les chercheurs ont trouvé des séquences qu’ils considéraient comme contaminantes au milieu des EST des feuilles de caféier. « Nous avons pris ces séquences, les avons introduites dans la base de données et avons conclu qu’elles semblaient provenir de Pseudomonas spp, un genre de bactérie », a déclaré Mondego. « Cela a stimulé la curiosité de notre groupe de recherche, qui était dirigé par Gonçalo Pereira, également professeur à l’UNICAMP. Nous nous sommes demandé : « Et si nous avions fait de la métagénomique sans le vouloir ? Ces bactéries vivent-elles vraiment sur les feuilles de caféier ? »
A l’époque, Mondego était déjà chercheur à l’IAC. Quelques années plus tard, il a pu s’associer à Leandro Pio de Sousa, premier auteur de l’article publié dans Microbiologie BMC. Sousa était un étudiant qui avait une bourse d’initiation scientifique et détient maintenant un doctorat. en génétique et biologie moléculaire de l’UNICAMP.
« J’ai invité Leandro à travailler avec moi sur cette étude, qui a été conçue pour voir si Pseudomonas vit vraiment sur les feuilles de caféier. Si c’est le cas, les découvertes précédentes seraient confirmées. Il a accepté immédiatement », a déclaré Mondego.
Ils ont isolé les bactéries des feuilles de caféier et les ont mises dans un milieu de culture. Sous lumière ultraviolette, il est possible de caractériser Pseudomonas, qui a un aspect violet et peut être facilement sélectionné dans le milieu. « Nous avons collecté les bactéries, extrait leur ADN et en avons séquencé une, que nous avons appelée MN1F », a-t-il déclaré.
Ils ont fait plusieurs découvertes intéressantes sur le MN1F, qui possède un système de sécrétion qui reflète son besoin de survivre dans un environnement hostile rempli de champignons et d’autres bactéries. « Le système de sécrétion produit des composés antibactériens et antifongiques. Cela suggère qu’il pourrait être utilisé pour le contrôle biologique », a déclaré Mondego. Ils ont également détecté un certain nombre de protéines associées à la protection contre le stress hydrique.
L’étape suivante a consisté en des expériences physiologiques, au cours desquelles des bactéries ont été cultivées dans différents milieux pour confirmer les observations des chercheurs concernant le génome. « Les expériences biologiques ont prouvé que plusieurs inférences étaient correctes. Nous avons montré que la bactérie a en effet une capacité considérable à résister à une forte pression osmotique, ce qui peut être considéré comme analogue aux effets de la sécheresse sur les feuilles de caféier », a expliqué Mondego. « De plus, le MN1F est capable de dégrader les composés phénoliques qui peuvent lui être nocifs. Il décompose ces composés de la plante et les convertit en matériau pour sa propre survie. »
Les chercheurs ont ensuite mené une batterie de tests pour savoir si le MN1F pouvait être utilisé pour le contrôle biologique, empêchant ou inhibant le développement de H. vastatrix, le champignon responsable de la rouille du café. Les tests ont eu lieu dans des conditions de serre et de laboratoire, y compris une tentative d’inhibition de la germination in vitro du champignon. Dans toutes les expériences, la bactérie s’est avérée capable d’inhiber le développement des spores (unités reproductrices) et du mycélium (le réseau filamenteux contenant le matériel génétique du champignon).
Plus d’information:
Leandro Pio de Sousa et al, Analyse génomique fonctionnelle d’un Pseudomonas phyllosphérique spp avec un potentiel de lutte biologique contre la rouille du café, Microbiologie BMC (2022). DOI : 10.1186/s12866-022-02637-4