Une préparation simple et efficace pour la protection des plantules in vitro contre les phytopathogènes a été mise au point par une équipe de scientifique russes. De petites doses de nanoparticules d’oxyde de cuivre dans sa composition fonctionnent comme un immunostimulateur des plantes. En conséquence, les scientifiques prévoient d’obtenir une préparation qui augmentera la quantité de matériel végétal récolté. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue scientifique internationale Nanomaterials.
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 original, dans une cuve de laboratoire ou un autre environnement expérimental contrôlé.
Cette nouvelle technologie présente certains défis : comme les milieux nutritifs des phytoclones offrent des conditions idéales pour la croissance microbienne, les nouvelles plantes doivent être créées et maintenues dans des conditions de stérilisation totale. 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. En outre, 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 être une alternative sûre aux antibiotiques.
L’équipe de recherche composée de scientifiques de NUST MISIS, de l’université d’État de la sylviculture et des technologies de Voronezh et de l’université d’État de Tambov. Ils avaient pour objectif d’évaluer les effets des nanoparticules d’oxyde de cuivre sur :
– la croissance des colonies de moisissure sporulées,
– la production de gènes de résistance au stress dans les clones de bouleau in vitro lorsqu’ils sont infectés par des phytopathogènes.
Olga Zakharova, experte du département des nanosystèmes fonctionnels et des matériaux à haute température du NUST MISIS a déclaré que « Comme ils s’y attendaient, les nanoparticules d’oxyde de cuivre ont eu un effet antifongique prononcé sur les phytopathogènes en culture végétale, ce qui est conforme aux résultats d’un certain nombre d’études antérieures. Comme mécanismes possibles de ce phénomène, ils supposent 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 l’endommagement de la membrane cellulaire ».
Il est intéressant de noter que, selon les chercheurs, la stérilisation maximale des plantes a été observée à la plus faible concentration de nanoparticules étudiée. Les scientifiques suggèrent que cet effet est obtenu non pas par la destruction directe des micro-organismes phytopathogènes par les nanoparticules, mais indirectement par la stimulation de l’immunité des plantules.
« 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 tels que les peroxydases et les polyphénols, qui font partie du système de protection non spécifique des plantes contre les micro-organismes phytopathogènes, commencent à être produits. Dans le même temps, une augmentation de la concentration de nanoparticules accroît le stress induit par les nanoparticules, et l’efficacité globale de l’adaptation des plantes au stress commence à diminuer, ce qui se manifeste finalement par un nombre réduit de microclones viables à la concentration maximale de nanoparticules », ajoute Olga Zakharova.
Selon les chercheurs, les données obtenues confirment la perspective d’utiliser les nanoparticules d’oxyde de cuivre pour optimiser la technologie de culture des plantes in vitro. La prochaine étape du projet consiste à identifier précisément les mécanismes par lesquels les nanoparticules affectent les plantes et les phytopathogènes.
