Avec une population mondiale croissante de plus de 8 milliards d’habitants, produire suffisamment de nourriture constitue un défi. Les Pays-Bas sont le deuxième exportateur mondial de produits alimentaires et cultivent toutes sortes de cultures de manière extrêmement efficace. Cependant, les maladies des plantes telles que le mildiou constituent un problème courant qui peut sérieusement gâcher la récolte de l’agriculteur. Les scientifiques de Delft ont développé pour la première fois un moyen de surveiller l’infection des plantes en temps réel, sans avoir à tuer la plante. Les connaissances acquises aident à cultiver de nouvelles cultures résistantes avec des rendements plus élevés et une utilisation moindre de pesticides. L’enquête est désormais en cours Communications naturelles.
Cultures résistantes
Les agriculteurs qui cultivent de la laitue préfèrent la laitue résistante à toutes sortes de maladies. Cela s’applique également au mildiou, une maladie végétale courante qui provoque des taches jaunes ou brunes sur le dessus des feuilles. Des scientifiques de Delft ont étudié les infections dues au mildiou sur la laitue, une espèce végétale sur laquelle on ne peut normalement constater une telle infection qu’aux stades finaux. « Il existe des variétés de laitue résistantes au mildiou, mais tout comme pour le coronavirus, la maladie continue d’évoluer vers de nouveaux variants qui peuvent encore infecter les plantes résistantes. Cela oblige les scientifiques et les sélectionneurs à créer continuellement de nouvelles cultures résistantes dans une course aux maladies évolutives », explique le physicien Jos de Wit, qui a travaillé avec des biologistes d’Utrecht pour ses recherches de doctorat.
Suivi en temps réel
Pour cultiver des cultures telles que la laitue plus résistantes aux maladies, des chercheurs de la TU Delft et de l’Université d’Utrecht ont développé une méthode qui permet de se faire une image des infections courantes des plantes. Pour la première fois, cela est possible sans tuer la plante et beaucoup plus rapidement qu’avec la microscopie conventionnelle. “Jusqu’à présent, les chercheurs devaient tuer une plante à chaque étape du processus, la colorer puis l’examiner au microscope”, explique Jeroen Kalkman, professeur agrégé en imagerie physique. “Nous pouvons désormais utiliser une nouvelle technique d’imagerie pour suivre en temps réel l’évolution d’une maladie dans une plante vivante.”
Rendement plus élevé
Souvent, les phytologues ne savent pas exactement comment une infection progresse dans la plante et ce qui rend certaines cultures insensibles à un agent pathogène. L’instrument donne un aperçu de ce phénomène, ce qui contribue à produire des cultures présentant une plus grande résistance à diverses maladies. « Ces cultures nécessitent moins de pesticides, sont plus résistantes aux conditions météorologiques extrêmes et donnent donc des rendements plus élevés. De cette façon, davantage de personnes sur terre pourront – à terme – être nourries », déclare Kalkman.
Cartographie des maladies des plantes
«La technique que nous avons utilisée s’appelle la tomographie par cohérence optique dynamique (dOCT)», explique De Wit. « Vous émettez de la lumière et mesurez le temps nécessaire à la réflexion de la lumière, une sorte d’échographie avec de la lumière au lieu du son. De cette façon, vous pouvez prendre environ 50 à 100 photos d’une feuille de laitue infectée en une seconde et demie. Nous pouvons clairement identifier les maladies des plantes grâce au dOCT, car les agents pathogènes se déplacent plus que les cellules végétales. En donnant des couleurs aux zones avec plus de mouvement, nous pouvons générer un fort contraste entre le pathogène et la plante. Sans dOCT, vous ne pouvez voir la maladie qu’à un stade beaucoup plus tardif.
Outil utile
En plus de la laitue, les scientifiques ont montré que leur instrument fonctionnait également pour d’autres cultures, comme le radis et le poivron, porteurs de vers ronds parasites. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour faire de cette technologie un outil facilement utilisable pour les biologistes sans formation technique. Kalkman : « J’aimerais poursuivre ces recherches pour combler le fossé entre la technologie et la biologie. »
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