Cultivation-dependent transcriptomic reprogramming and insecticidal performance of Beauveria bassiana A1 from solid-state and submerged cultures
Cette étude démontre que, bien que la fermentation en milieu solide et la fermentation en milieu submergé induisent une reprogrammation transcriptomique distincte chez *Beauveria bassiana* A1, affectant particulièrement le métabolisme secondaire et les gènes de dégradation extracellulaire, les deux méthodes de culture produisent finalement des spores ayant une efficacité insecticide comparable contre *Plutella xylostella* à des concentrations élevées, soutenant ainsi le potentiel de la fermentation en milieu submergé comme alternative évolutive pour la production de biopesticides.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Dans le monde de l'agriculture, les agriculteurs font souvent face à un ennemi implacable : des insectes qui dévorent les cultures plus vite qu'elles ne peuvent être récoltées. Pour riposter sans utiliser de produits chimiques agressifs, les scientifiques se tournent vers les propres prédateurs de la nature, plus précisément un champignon microscopique appelé Beauveria bassiana. Ce champignon agit comme une arme biologique, traquant les insectes, se posant sur eux et se développant à l'intérieur de leurs corps jusqu'à ce que l'insecte meure. Le champignon éclate ensuite, libérant des millions de minuscules spores pour trouver de nouvelles victimes. Pour que cela fonctionne dans le monde réel, les agriculteurs ont besoin de vastes quantités de ces spores, ce qui signifie que les scientifiques doivent cultiver le champignon en de grands lots.
Il existe deux principales méthodes pour cultiver ces armées fongiques. La première méthode, connue sous le nom de fermentation en milieu solide, est semblable à la cuisson d'un pain dans un four chaud et humide. Le champignon se développe sur des grains humides ou des déchets agricoles, créant une couche de spores sèches et duveteuses qui sont naturellement robustes et prêtes à adhérer à la peau cireuse d'un insecte. La seconde méthode, la fermentation en milieu liquide, ressemble davantage au brassage de la bière. Le champignon pousse dans un immense réservage de liquide, où les scientifiques peuvent contrôler précisément la température, l'oxygène et les nutriments. Bien que la méthode liquide soit plus facile à mettre à l'échelle et à automatiser, un doute persistait : la culture du champignon dans l'eau change-t-elle sa personnalité ? Cela rend-il les spores moins efficaces pour tuer les insectes par rapport à celles cultivées sur des grains solides ?
Une équipe de chercheurs de l'Université nationale de Taiwan a entrepris de répondre à cette question en examinant non seulement la quantité de spores produites, mais aussi les instructions génétiques contenues en elles. Ils ont cultivé la même souche de Beauveria bassiana dans les deux environnements : le milieu solide de grains et le réservoir liquide. Une fois les spores prêtes, ils ont plongé au cœur du code génétique du champignon pour voir quels gènes étaient activés ou désactivés dans chaque environnement. Ils ont découvert que les deux groupes de champignons menaient des vies très différentes. Les spores cultivées sur des grains solides avaient activé un éventail massif de gènes conçus pour décomposer des matières résistantes. Ces gènes produisaient des enzymes puissantes, qui sont des outils biologiques agissant comme des ciseaux moléculaires, capables de trancher la carapace dure d'un insecte. Ils ont également activé des gènes pour la création de substances chimiques secondaires, qui aident le champignon à rivaliser et à se défendre.
En revanche, les spores cultivées dans le réservoir liquide avaient des priorités différentes. Leur activité génétique était concentrée sur la recherche et l'absorption du fer, un nutriment souvent rare dans les milieux liquides, ainsi que sur la production de toxines spécifiques. Elles n'ont pas activé les mêmes outils de coupe intensifs que les spores cultivées sur grains solides. Cela suggérait que les spores cultivées en liquide n'étaient pas aussi préparées pour la tâche immédiate de ronger l'armure d'un insecte. Les chercheurs ont ensuite testé cette théorie en pulvérisant les deux types de spores sur des larves de la teigne du chou, un ravageur courant qui endommage les légumes. Ils ont utilisé différentes concentrations, allant d'une faible quantité à une très haute quantité de spores.
Les résultats ont montré une différence claire dans le délai, mais pas dans l'issue finale. Lorsque les chercheurs ont utilisé une quantité modérée de spores, celles cultivées sur grains solides ont tué les insectes légèrement plus rapidement. Les larves sont mortes plus tôt car les spores cultivées sur grains étaient génétiquement préparées pour attaquer la carapace de l'insecte dès le contact. Les spores cultivées en liquide ont mis un peu plus de temps à démarrer, probablement parce qu'elles devaient activer leurs propres outils de coupe après l'atterrissage sur l'insecte. Cependant, lorsque les chercheurs ont utilisé une concentration élevée de spores, la différence a disparu. À cette dose élevée, les deux types de spores ont tué tous les insectes en trois jours. Le nombre impressionnant d'attaquants a submergé les insectes, indépendamment du fait que les spores soient génétiquement préparées pour une action immédiate ou non.
Cette découverte suggère que la méthode liquide de culture du champignon est une alternative viable pour la fabrication de biopesticides, à condition que la stratégie d'application soit ajustée. Si les spores cultivées sur grains peuvent avoir une avance en termes de rapidité, les spores cultivées en liquide sont tout aussi mortelles si une quantité suffisante est appliquée. L'étude indique que les différences génétiques causées par l'environnement de culture modifient la vitesse de l'attaque plutôt que le succès ultime de la mission. Pour les agriculteurs et les fabricants, cela signifie que la méthode liquide, plus facile et plus contrôlable, peut être utilisée pour produire ces contrôles biologiques, à condition de s'assurer qu'une densité de spores suffisamment élevée est délivrée à la culture pour compenser le démarrage légèrement plus lent. Le champignon reste un outil puissant, et son efficacité dépend moins de son lieu de naissance que du nombre de combattants envoyés sur le champ de bataille.
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