Bioprospecting and characterization of Trichoderma and Bacillus species as biocontrol agents against Macrophomina phaseolina in maize

Dans le monde caché sous le sol, une lutte silencieuse pour la survie se joue chaque jour. Les plantes dépendent d'un réseau complexe d'alliés et d'ennemis microscopiques pour prospérer. Certains de ces organismes microscopiques sont utiles, protégeant les racines des maladies ou les aidant à absorber les nutriments, tandis que d'autres sont des agents pathogènes destructeurs qui peuvent anéantir des récoltes entières. L'une de ces forces destructrices est un champignon qui vit dans la terre et attaque les racines du maïs, provoquant une maladie connue sous le nom de pourriture charbonneuse. Ce champignon est particulièrement difficile à gérer car il produit de minuscules structures de survie durables qui lui permettent de persister dans le sol pendant des années, et il n'existe actuellement aucun traitement chimique puissant ou variété de plante résistante capable de l'arrêter de manière fiable. Lorsque ce champignon s'installe, il vole à la plante son eau et ses nutriments, entraînant des pertes importantes dans la production alimentaire. Trouver un moyen d'arrêter ce champignon sans recourir à des produits chimiques agressifs est un objectif crucial pour les agriculteurs comme pour les scientifiques.

Pour s'attaquer à ce problème, les chercheurs ont porté leur attention sur le propre système de défense de la nature, cherchant des organismes microscopiques capables de combattre le champignon selon ses propres règles. Ils ont commencé par rassembler une vaste collection de cinquante-neuf échantillons bactériens et fongiques différents provenant de l'environnement. Ces échantillons ont été soumis à un processus de criblage rigoureux en laboratoire pour voir lesquels pouvaient arrêter efficacement la croissance du champignon de la pourriture charbonneuse. Les scientifiques recherchaient des traits spécifiques : la capacité d'attaquer directement le champignon, la capacité de libérer des signaux chimiques qui inhibent sa croissance, et le potentiel d'aider les plants de maïs à devenir plus forts. De ce groupe initial, quatre candidats spécifiques sont apparus comme les plus prometteurs : deux types d'un champignon bénéfique appelé Trichoderma et deux types de bactéries bénéfiques appelées Bacillus.

Les chercheurs ont ensuite examiné précisément comment ces quatre candidats agissaient contre le champignon de la pourriture charbonneuse. Ils ont découvert que les deux espèces de Trichoderma agissaient comme des compétiteurs agressifs. Elles enveloppaient physiquement le champignon nocif, le consommant et occupant tout l'espace et les nutriments disponibles afin que l'envahisseur ne puisse pas survivre. Elles libéraient également des composés chimiques, tant ceux qui restent sur place que ceux qui flottent dans l'air, ce qui inhibait davantage le champignon. Les bactéries Bacillus adoptaient une approche légèrement différente, comptant fortement sur la libération de composés chimiques puissants qui voyageaient à travers l'air et le sol pour inhiber la croissance de l'agent pathogène. Dans chaque cas, ces organismes bénéfiques ont été capables de ralentir ou d'arrêter considérablement la propagation du champignon de la pourriture charbonneuse lors de tests contrôlés.

Au-delà de la simple lutte contre l'ennemi, l'étude a également examiné comment ces organismes bénéfiques affectaient les plants de maïs eux-mêmes. Lorsque les chercheurs ont appliqué ces quatre candidats à des semis de maïs sains, ils ont observé une augmentation claire de la croissance. Les quatre organismes ont aidé les plantes à développer des systèmes racinaires plus larges, essentiels pour ancrer la plante et recueillir l'eau. Deux des candidats, un issu du groupe Trichoderma et un du groupe Bacillus, ont également aidé les plantes à pousser plus haut et de manière plus robuste au-dessus du sol. Cela suggère que ces organismes font plus que protéger la plante ; ils l'aident activement à devenir plus forte et plus vigoureuse.

La dernière pièce du puzzle consistait à comprendre comment ces organismes aidaient les plantes à se défendre de l'intérieur. Les chercheurs ont mesuré l'activité d'enzymes spécifiques au sein des cellules végétales qui agissent comme une partie du système immunitaire de la plante. Ils ont découvert que le traitement des plantes avec ces organismes bénéfiques déclenchait une réponse biochimique. Certains traitements augmentaient l'activité des enzymes qui protègent les cellules contre le stress, tandis que d'autres stimulaient les enzymes qui aident la plante à produire des composés de défense naturels. Cela indique que les organismes bénéfiques ne servent pas seulement de bouclier ; ils apprennent aussi à la plante à être plus alerte et prête à combattre la maladie par elle-même.

L'étude conclut que le succès de ces quatre organismes spécifiques repose sur une combinaison de stratégies. Ils fonctionnent en attaquant directement le champignon nocif, en aidant la plante à croître plus grande et plus saine, et en renforçant les mécanismes de défense internes de la plante. Cette approche multicouche offre une voie prometteuse pour gérer la pourriture charbonneuse du maïs, fournissant une alternative naturelle aux traitements chimiques. Bien que la recherche ait été menée dans un cadre contrôlé, les résultats suggèrent que ces souches spécifiques de Trichoderma et de Bacillus pourraient jouer un rôle vital dans la protection des cultures, transformant le sol lui-même en une source de protection plutôt qu'en une source de maladie.