Metabolomic Profile and Feeding Preference of Diatraea Saccharalis in Sugarcane Co-inoculated With a Diazotrophic Consortium
La co-inoculation de la canne à sucre avec un consortium de bactéries diazotrophes (Gluconacetobacter diazotrophicus et Azospirillum sp.) modifie le profil métabolique de la plante en augmentant les niveaux de métabolites solubles liés au stress, ce qui réduit par la suite la préférence alimentaire et le gain de poids du ravageur Diatraea saccharalis par rapport aux plantes non inoculées.
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Dans les vastes champs du Brésil, la canne à sucre est plus qu'une simple culture ; c'est une pierre angulaire de l'économie nationale, cultivée dans plus de cent pays à travers le monde. Pourtant, comme beaucoup de plantes, elle fait face à des menaces constantes de la nature, particulièrement de la part du foreur de la canne à sucre, un papillon dont les chenilles creusent dans les tiges et causent des pertes financières massives. Pendant des décennies, les agriculteurs se sont appuyés sur des pesticides chimiques pour gérer ces nuisibles, mais un corpus croissant de recherches suggère que les plantes possèdent leurs propres systèmes de défense internes, qui peuvent être renforcés par la vie microscopique qui y vit. Ce domaine d'étude explore comment des bactéries bénéfiques, connues sous le nom de rhizobactéries de croissance végétale, peuvent coloniser les racines et les tiges d'une plante. Ces minuscules organismes ne se contentent pas d'aider la plante à absorber les nutriments ; ils peuvent également reprogrammer la chimie interne de la plante, l'entraînant essentiellement à être plus résistante aux maladies et aux insectes voraces. La question que les chercheurs se posent depuis longtemps est de savoir si ces alliés microscopiques peuvent modifier la saveur ou l'odeur de la plante d'une manière qui la rend moins attrayante pour les nuisibles, sans nuire à la croissance de la plante.
Une équipe de scientifiques du Brésil s'est donné pour mission de répondre à cette question en étudiant ce qui se passe lorsque la canne à sucre est traitée avec un partenariat spécifique de deux bactéries bénéfiques : Gluconacetobacter diazotrophicus et Azospirillum sp. Ces bactéries sont des résidentes naturelles de la canne à sucre et sont connues pour leur capacité à capturer l'azote de l'air et à le convertir en une forme utilisable par la plante. Les chercheurs voulaient voir si l'introduction de ces bactéries ensemble changerait la composition chimique des feuilles de canne à sucre et, surtout, si ces changements dissuaderaient la chenille du foreur de la canne à sucre. Pour ce faire, ils ont fait pousser des plants de canne à sucre dans un environnement contrôlé, traitant certains avec le mélange bactérien et laissant d'autres sans traitement comme groupe témoin. Ils ont ensuite soumis les plantes à une série de tests, incluant des tests d'alimentation pour voir ce qu'elles préféraient et l'analyse de la soupe chimique à l'intérieur des feuilles pour comprendre exactement ce qui avait changé.
Les résultats ont révélé un changement fascinant dans le monde interne de la plante. Lorsque les scientifiques ont analysé les composés solubles dans les feuilles à l'aide d'une technique agissant comme une empreinte moléculaire, ils ont découvert que les plantes traitées étaient chimiquement distinctes des plantes non traitées. Les bactéries avaient déclenché une réorganisation métabolique. Dans les plantes traitées, les niveaux de certains composés liés au stress, tels que la proline et des acides organiques spécifiques, ont chuté de manière significative. Parallèlement, les plantes ont accumulé des niveaux plus élevés de saccharose, un acide aminé appelé alanine, et un puissant composé antioxydant connu sous le nom d'acide gallique. Cela suggère que les bactéries ont aidé la plante à gérer son énergie plus efficacement, réduisant le besoin de composés de stress tout en boostant la production de substances pouvant servir de bouclier défensif. La présence d'acide gallique est particulièrement notable, car ce composé est connu pour aider les plantes à lutter contre le stress biotique, agissant comme une barrière naturelle contre les attaquants.
Pour voir comment ces changements chimiques affectaient les nuisibles, les chercheurs ont mené des expériences d'alimentation. Dans un test, ils ont donné aux chenilles le choix entre la canne à sucre traitée et la canne non traitée. Les insectes ont montré une préférence claire, choisissant les plantes non traitées nettement plus souvent que celles traitées avec les bactéries. Cela indique que les bactéries avaient altéré les signaux chimiques de la plante, rendant la canne à sucre traitée moins attrayante pour les chenilles affamées. Cependant, l'histoire ne s'arrêtait pas à la seule préférence. Dans un second test où les chenilles étaient forcées de ne manger qu'un seul type de plante, leurs taux de croissance étaient identiques, qu'elles mangent la plante traitée ou non. Cette découverte est cruciale : elle prouve que les bactéries n'ont pas rendu la plante toxique ou pauvre nutritionnellement. Les chenilles pouvaient tout aussi bien croître sur les plantes traitées si elles n'avaient pas d'autre option, mais elles ne voulaient simplement pas les manger lorsqu'elles avaient le choix.
Cette distinction entre préférence et performance met en lumière une forme sophistiquée de défense végétale. Les bactéries n'ont pas empoisonné l'insecte ; au lieu de cela, elles ont modifié le profil de la plante d'une manière qui repousse le nuisible. L'étude suggère que les bactéries bénéfiques agissent comme une sorte d'amorçage biologique, préparant la plante à être moins invitante pour les herbivores en déplaçant ses ressources métaboliques. L'augmentation de l'acide gallique et la réduction des marqueurs de stress pointent vers une plante qui ne lutte pas, mais qui est plutôt dans un état de préparation optimisée. Bien que l'étude ait été menée dans un cadre contrôlé avec une seule variété de canne à sucre, les conclusions offrent un aperçu prometteur pour l'agriculture durable. En exploitant ces partenariats bactériens naturels, les agriculteurs pourraient être en mesure de réduire leur dépendance aux pesticides chimiques, protégeant leurs cultures grâce à la propre chimie améliorée de la plante plutôt que par des pulvérisations externes. La recherche confirme que le monde microscopique à l'intérieur de la plante peut avoir un effet profond et tangible sur le monde macroscopique des nuisibles et des récoltes.
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