Rhizobacterial volatile organic compounds from perennial wheat and their potential to suppress phytopathogenic fungi
Cette étude démontre que des souches de rhizobactéries isolées de blé pérenne peuvent supprimer des champignons phytopathogènes, particulièrement *Aspergillus flavus*, par la libération de composés organiques volatils, le diméthyl disulfure et le diméthyl trisulfure ayant été identifiés comme les principaux agents inhibiteurs.
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Depuis des siècles, les agriculteurs mènent une guerre silencieuse contre les maladies fongiques qui font pourrir les grains dans les champs et les gâtent lors du stockage. Ces envahisseurs microscopiques, tels que les champignons responsables des infections par Fusarium et Aspergillus, peuvent dévaster les récoltes et menacer la sécurité alimentaire. Alors que le climat mondial change, ces menaces devraient devenir plus imprévisibles, forçant les scientifiques à chercher des solutions au-delà des sprays chimiques traditionnels. Une voie prometteuse réside dans le sol lui-même, plus précisément dans les conversations chimiques invisibles qui ont lieu entre les racines des plantes et les bactéries qui y vivent. Certaines bactéries bénéfiques, connues sous le nom de rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes, font plus que simplement aider les plantes à absorber les nutriments ; elles libèrent également un nuage de gaz invisibles appelés composés organiques volatils. Ces gaz peuvent voyager à travers l'air et agir comme des armes naturelles, supprimant la croissance de champignons nocifs sans le besoin de produits chimiques toxiques.
Des chercheurs de l'Université de Parme, en Italie, ont décidé d'étudier ce système de défense naturel en utilisant un type unique de culture : le blé pérenne. Contrairement au blé que nous mangeons habituellement, qui est récolté une fois par an et replanté, le blé pérenne vit pendant de nombreuses années, développant des systèmes racinaires profonds et complexes qui favorisent des communautés riches de bactéries du sol. L'équipe s'est concentrée sur une lignée spécifique de cette culture, appelée OK72, qui avait précédemment montré un écosystème souterrain dynamique et actif. Ils ont isolé dix souches différentes de bactéries à partir des racines de ce blé et ont entrepris de voir si les gaz libérés par ces bactéries pouvaient arrêter la croissance de trois espèces de champignons dangereux : Aspergillus flavus, Fusarium proliferatum et Fusarium verticillioides. Pour s'assurer qu'ils ne mesuraient que l'effet des gaz et non le contact direct ou les produits chimiques liquides, les scientifiques ont placé les bactéries et les champignons dans des boîtes séparées, les scellant ensemble de manière à ce que seul l'air puisse passer entre eux.
Les résultats ont montré que les gaz bactériens étaient effectivement efficaces, bien que leur puissance variait selon la bactérie spécifique et le champignon spécifique. Dans l'environnement scellé, les émissions bactériennes ont ralenti la croissance fongique de n'importe quel pourcentage allant de zéro à près de quarante-sept pour cent. Certaines souches bactériennes agissaient comme des spécialistes, ciblant un type de champignon avec une grande précision, tandis que d'autres se comportaient comme des généralistes, offrant une protection large contre les trois. Cette variation suggère que la nature a déjà fourni une boîte à outils diversifiée d'agents biologiques, chacun possédant sa propre stratégie de défense unique. Les chercheurs ont ensuite porté leur attention sur l'identification exacte des gaz responsables de cette inhibition. En utilisant un équipement sensible pour débusquer les signatures chimiques dans l'air, ils ont détecté quarante-six composés volatils différents à travers les diverses expériences.
L'analyse a révélé un schéma clair reliant des produits chimiques spécifiques au succès de la défense. Bien que la quantité totale de gaz produite ne prédise pas parfaitement l'efficacité de l'arrêt d'un champignon, la présence de certains composés soufrés le faisait. Plus précisément, deux gaz, le disulfure de diméthyle et le trisulfure de diméthyle, apparaissaient systématiquement dans l'air lorsque les bactéries supprimaient avec succès la croissance d'Aspergillus flavus. Ces composés soufrés étaient absents lorsque les bactéries échouaient à inhiber le champignon. Cette découverte pointe vers un mécanisme chimique spécifique où ces gaz soufrés endommagent probablement les parois cellulaires fongiques ou perturbent leur équilibre interne, stoppant ainsi efficacement leur croissance. Curieusement, l'étude a également trouvé qu'un composé différent, l'acétoïne, avait tendance à apparaître lorsque les bactéries ne parvenaient pas à arrêter le champignon, suggérant qu'il pourrait s'agir du signe d'une lutte que les bactéries sont en train de perdre plutôt que de gagner.
L'étude n'a pas trouvé de "remède miracle" unique fonctionnant pour chaque situation. Au lieu de cela, les preuves suggèrent que les bactéries libèrent un mélange complexe de produits chimiques, et l'efficacité de ce mélange dépend de la combinaison spécifique de bactéries et de champignons impliqués. Bien que les composés soufrés se soient distingués comme des acteurs clés contre un pathogène majeur, d'autres gaz détectés dans le mélange, tels que certains alcools et cétones, sont connus dans d'autres études pour avoir des propriétés antifongiques également. Les chercheurs ont conclu que la protection observée provient probablement de l'action combinée de plusieurs gaz différents travaillant ensemble, plutôt que d'un seul produit chimique dominant. Ce travail met en lumière le potentiel des bactéries racinaires du blé pérenne en tant que source d'agents de biocontrôle naturels, offrant une manière durable de protéger les cultures contre les maladies fongiques en exploitant le langage chimique du sol.
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