Globisporangium concavum sp. nov. and three oomycete species causing rhizome rot of lotus (Nelumbo nucifera) in Japan

Dans les recoins calmes et humides des rizières du Japon, une plante aquatique vivace connue sous le nom de lotus prospère, ses racines épaisses et comestibles étant récoltées pour l'alimentation. Ces racines, appelées rhizomes, sont un produit de base dans les supermarchés, souvent vendues fraîches et conservées dans des conditions fraîches pour maintenir leur texture croquante. Cependant, comme beaucoup de cultures récoltées, elles sont vulnérables à des envahisseurs invisibles. Parmi les plus courants figurent les oomycètes (mousses d'eau), un groupe d'organismes qui ressemblent et se comportent comme des champignons mais appartiennent à une famille biologique distincte. Alors que les vrais champignons ont des parois cellulaires composées de chitine, les oomycètes construisent les leurs à partir de cellulose, la même matière résistante que l'on trouve dans les parois cellulaires des plantes. Ces organismes microscopiques sont célèbres pour provoquer la pourriture des cultures, en particulier dans les environnements humides, et ils peuvent frapper même après qu'une plante a été déterrée et placée en stockage. Comprendre exactement quelles espèces attaquent une culture spécifique est vital pour les agriculteurs et les producteurs alimentaires, car différentes espèces peuvent nécessiter différentes stratégies de gestion pour prévenir les pertes.

Des chercheurs de l'Université de Gifu ont récemment porté leur attention sur des rhizomes de lotus qui avaient commencé à pourrir pendant leur séjour en stockage réfrigéré. Entre 2014 et 2017, ils ont collecté des échantillons dans des supermarchés où les racines avaient développé une décomposition noire et molle accompagnée d'une croissance blanche duveteuse. En isolant soigneusement les organismes responsables de cette pourriture, l'équipe a identifié cinq souches distinctes d'oomycètes. Les cinq se sont révélées capables de provoquer une maladie lorsqu'elles étaient introduites dans du tissu de lotus sain, mais seulement si le tissu avait été blessé, par exemple par une coupure ou une perforation. Cette découverte met en évidence une vulnérabilité spécifique : les agents pathogènes ne peuvent pas facilement pénétrer la peau intacte de la racine mais prospèrent une fois la barrière rompue, une condition qui survient souvent lors de la récolte et de la manipulation.

L'enquête a révélé un mélange de coupables connus et inconnus. Trois des souches isolées ont été identifiées comme des espèces déjà connues de la science : l'une était Globisporangium oryzicola, une espèce précédemment connue pour infecter les semis de riz ; deux étaient Phytopythium helicoides, une moisissure déjà liée à la pourriture du lotus au Japon et en Chine ; et une était Pythium dissotocum, un pathogène commun vivant dans le sol. La découverte de ces trois espèces sur le lotus confirme que la maladie est causée par un groupe diversifié d'organismes qui peuvent passer d'une culture à une autre dans des environnements humides similaires. Cependant, la découverte la plus significative fut la quatrième souche, qui ne correspondait à aucune espèce connue. Cet organisme, désigné sous le nom de souche GK16Ren2, représentait une nouvelle espèce d'oomycète, que les chercheurs ont nommée Globisporangium concavum.

Pour confirmer que ce nouvel organisme était effectivement unique, les scientifiques ont examiné ses caractéristiques microscopiques et comparé son code génétique à celui de ses parents. Sous un microscope, la nouvelle espèce produisait des structures sphériques qui contenaient ses cellules reproductrices, appelées oospores. Ce qui la distinguait était la forme de la paroi entourant ces structures. Alors que la plupart des espèces apparentées ont des parois lisses, les parois de Globisporangium concavum étaient nettement indentées ou concaves, donnant une apparence creuse. De plus, cette nouvelle espèce produisait une abondance de bosses gonflées en forme de citron le long de son corps filamenteux, une caractéristique rare chez son parent le plus proche. L'analyse génétique de son ADN a également confirmé qu'elle occupait une branche distincte sur l'arbre généalogique des oomycètes, séparée de toutes les autres espèces connues.

Les chercheurs ont également testé la capacité de ces organismes à croître à différentes températures afin de comprendre leur comportement lors du stockage. La nouvelle espèce, Globisporangium concavum, pouvait croître à des températures aussi basses que 3 degrés Celsius, ce qui est plus froid que la température minimale de son parent Globisporangium oryzicola. Cette capacité à croître dans le froid explique pourquoi la pourriture est apparue dans le stockage réfrigéré, où les températures sont généralement maintenues basses pour préserver les racines de lotus. En fait, la maladie était plus sévère à ces basses températures qu'à température ambiante, suggérant que le stockage au froid destiné à garder le lotus frais pourrait par inadvertance favoriser la croissance de ces agents pathogènes spécifiques.

Cette étude constitue le premier rapport confirmé de Globisporangium oryzicola, Globisporangium concavum et Pythium dissotocum comme causes de la pourriture des rhizomes de lotus. L'identification d'une nouvelle espèce, Globisporangium concavum, ajoute une pièce cruciale au puzzle des maladies post-récolte affectant cette culture importante. En identifiant précisément les organismes responsables et en comprenant leurs traits spécifiques, tels que leur besoin de blessures pour infecter et leur capacité à croître dans le froid, les résultats offrent une image plus claire des défis biologiques auxquels est confrontée la production de lotus. Ce travail souligne que même dans des environnements de stockage contrôlés, un éventail diversifié de vie microscopique peut menacer la sécurité alimentaire, et que la découverte de nouvelles espèces reste un processus continu dans l'étude de la santé des plantes.