Une préparation simple et efficace pour la protection des semis dérivés in vitro des phytopathogènes a été développée par une équipe scientifique de NUST MISIS en collaboration avec des collègues de Voronezh et Tambov. De petites doses de nanoparticules d’oxyde de cuivre dans sa composition fonctionnent comme un immunostimulateur des plantes. En conséquence, les scientifiques envisagent d’obtenir une préparation qui augmentera la quantité de matériel de plantation récolté. Les résultats des travaux ont été publiés dans le Nanomatériaux revue scientifique internationale.
Les méthodes modernes de phytoproduction de masse comprennent l’obtention de matériel de plantation de plantes ligneuses par micropropagation clonale in vitro. Cette méthode de multiplication végétative permet d’obtenir de nouvelles plantes, génétiquement identiques au spécimen d’origine, dans un récipient de laboratoire ou un autre environnement expérimental contrôlé plutôt qu’au sein d’un organisme vivant ou d’un milieu naturel.
Il y a quelques défis avec la nouvelle technologie : comme les milieux nutritifs pour les phytoclones fournissent des conditions idéales pour la croissance microbienne, de nouvelles plantes doivent être créées et maintenues dans une stérilité complète. Les antibiotiques sont de plus en plus utilisés pour réduire le risque de contamination des plantes propagées in vitro.
Cependant, outre l’effet bactéricide, les antibiotiques peuvent également avoir un effet toxique sur les tissus végétaux, inhiber leur croissance et leur développement. De plus, les micro-organismes peuvent s’adapter aux médicaments biocides par des mutations, ce qui conduit à la résistance des phytopathogènes. Selon des scientifiques russes, l’utilisation de nanoparticules comme agents stérilisants pourrait constituer une alternative sûre aux antibiotiques.
L’équipe de recherche de scientifiques de NUST MISIS, de l’Université d’État de la foresterie et des technologies de Voronezh nommée d’après GF Morozov et de l’Université d’État de Tambov nommée d’après GR Derzhavin visait à évaluer les effets des nanoparticules d’oxyde de cuivre sur la croissance des colonies de moisissures sporulées, comme ainsi que sur la production de gènes de résistance au stress dans des clones de bouleau in vitro lorsqu’ils sont infectés par des phytopathogènes.
« Comme nous nous y attendions, les nanoparticules d’oxyde de cuivre avaient un effet antifongique prononcé sur les phytopathogènes en culture végétale, ce qui est cohérent avec les résultats d’un certain nombre d’études antérieures. Comme mécanismes possibles de ce phénomène, nous supposons à la fois la diffusion des ions de cuivre, qui est un agent antimicrobien et des effets nanotoxiques spécifiques, tels que l’induction d’un stress oxydatif ou des dommages à la membrane cellulaire », a déclaré Olga Zakharova, experte du Département des nanosystèmes fonctionnels et des matériaux à haute température de NUST MISIS.
Fait intéressant, selon les développeurs, la stérilité maximale des plantes a été observée à la plus faible concentration de nanoparticules étudiées. Les scientifiques suggèrent que l’effet n’est pas obtenu par la destruction directe de micro-organismes phytopathogènes par des nanoparticules, mais indirectement par la stimulation de l’immunité des semis.
« Les nanoparticules à faible concentration peuvent provoquer un stress modéré chez les plantes, dont l’une des réactions est une modification de leur statut biochimique. Des composés comme les peroxydases et les polyphénols, qui font partie du système de protection non spécifique des plantes contre les microorganismes phytopathogènes, Dans le même temps, une augmentation de la concentration en nanoparticules augmente le stress induit par les « nano », et l’efficacité globale de l’adaptation des plantes au stress commence à diminuer, ce qui se traduit finalement par un nombre réduit de microclones viables à la concentration maximale de nanoparticules », a ajouté Olga Zakharova.
Selon les chercheurs, les données obtenues confirment la perspective d’utiliser des nanoparticules d’oxyde de cuivre pour optimiser la technologie de culture des plantes in vitro. La prochaine étape du projet consiste à identifier avec précision les mécanismes par lesquels les nanoparticules affectent les plantes et les phytopathogènes.
Tatiana A. Grodetskaya et al, Influence des nanoparticules d’oxyde de cuivre sur l’expression génique des clones de bouleau in vitro sous stress causé par des phytopathogènes, Nanomatériaux (2022). DOI : 10.3390/nano12050864