Le microbe bénéfique du sol Trichoderma harzianum aide les plants de tomates de type sauvage à grandir et améliore leur défense contre les maladies. Les plantes traitées avec le microbe (à droite de chaque cadre) sont devenues plus grandes et ont accumulé beaucoup plus de racines que les plantes non traitées. Les scientifiques de l’université de Purdue espèrent identifier les gènes qui permettent aux plantes de bénéficier des microbes du sol pour renforcer les hybrides modernes.
– Les plants de tomates sont particulièrement vulnérables aux maladies foliaires qui peuvent les tuer ou avoir un impact sur le rendement. Ces problèmes nécessitent un certain nombre de pesticides dans les cultures conventionnelles et rendent la production biologique particulièrement difficile.
Une équipe de scientifiques dirigée par l’université de Purdue a démontré que les tomates peuvent être plus sensibles à ce type de maladies car elles ont perdu la protection offerte par certains microbes du sol. Les chercheurs ont découvert que les tomates sauvages apparentées et les tomates sauvages qui s’associent plus fortement à un champignon positif du sol se développaient mieux, résistaient à l’apparition de la maladie et combattaient la maladie bien mieux que les plantes modernes.
« Ces champignons colonisent les plants de tomates sauvages et renforcent leur système immunitaire », a déclaré Lori Hoagland, professeur associé d’horticulture. « Au fil du temps, nous avons multiplié les tomates pour leur rendement et leur saveur, mais il semble qu’elles aient perdu par inadvertance leur capacité à tirer profit de ces microbes du sol ».
Amit K. Jaiswal, chercheur post-doctoral à Hoagland et Purdue, a inoculé 25 génotypes de tomates différents – une gamme de types sauvages à des variétés domestiquées plus anciennes et plus modernes – avec Trichoderma harzianum, un champignon du sol bénéfique souvent utilisé pour prévenir les maladies fongiques et bactériennes malveillantes.
Pour certaines des tomates de type sauvage, les chercheurs ont constaté une augmentation de 526 % de la croissance des racines des plantes traitées avec le champignon bénéfique par rapport à celles qui n’ont pas été traitées, et jusqu’à 90 % de la hauteur des plantes. Certaines variétés modernes avaient jusqu’à 50 % de racines en plus, mais d’autres n’ont montré aucune augmentation. La hauteur des variétés modernes a augmenté d’environ 10 à 20 %, soit beaucoup moins que les variétés sauvages.
Les chercheurs ont ensuite inoculé les plantes par deux agents pathogènes : Botrytis cinerea, un champignon nécrotrophe qui provoque la maladie de la pourriture grise, et Phytophthora infestans, une moisissure responsable de la famine de la pomme de terre en Irlande dans les années 1840.
Les types sauvages ont montré une résistance accrue allant jusqu’à 56 % et 94 %, respectivement, pour Botrytis cinerea et Phytophthora infestans. Cependant, le Trichoderma a en fait augmenté les niveaux de maladie dans certains génotypes, généralement dans les plantes modernes.
« Nous avons constaté une réponse significative aux champignons bénéfiques dans les plantes de type sauvage, avec une croissance et une résistance aux maladies accrues », a déclaré M. Jaiswal. « Au fur et à mesure que nous avons évolué vers les variétés domestiquées, nous avons constaté moins d’avantages. »
La recherche a été menée dans le cadre du projet TOMI (Tomato Organic Management and Improvement Project), dirigé par Hoagland, dans le but d’améliorer la production de tomates biologiques et la résistance aux maladies. Financée par l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture du Département de l’agriculture des États-Unis, l’équipe TOMI comprend des chercheurs de Purdue, de l’Organic Seed Alliance, de l’Université d’État de Caroline du Nord, de l’Université du Wisconsin à Madison, de l’Université Agricole et Technique d’État de Caroline du Nord et de l’Université d’État de l’Oregon.
Selon Mme Hoagland, son équipe veut identifier les gènes de la tomate de type sauvage responsables des interactions entre les microbes du sol et les réintroduire dans les variétés actuelles. L’espoir est de conserver les traits que les cultivateurs ont sélectionnés pendant des milliers d’années tout en récupérant ceux qui rendent les plantes plus fortes et plus productives.
« Les plantes et les microbes du sol peuvent coexister et se profiter mutuellement de nombreuses façons, mais nous avons constaté que les plantes que nous avons sélectionnées pour certains traits ont rompu cette relation. Dans certains cas, nous avons pu constater que l’ajout de ce qui aurait dû être des microbes bénéfiques rendait en fait certains plants de tomates domestiqués plus sensibles aux maladies », a déclaré M. Hoagland. « Notre objectif est de trouver et de restaurer les gènes qui peuvent donner à ces plantes les mécanismes naturels de défense et de croissance qu’elles avaient il y a si longtemps ».
Pour lire la publication scientifique : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.604566/full
