L’Université Hébraïque de Jérusalem développe un bio-capteur pour détecter les premiers signes de stress des plantes et prévenir les échecs de culture dus aux changements climatiques mondiaux dans le but d’augmenter la productivité agricole et de limiter les déchets. Une équipe de chercheurs de la faculté d’agriculture, d’alimentation et d’environnement de l’Université Hébraïque de Jérusalem (UHJ) a développé une méthode pour détecter les signes de stress avant que la plante ne soit endommagée. Les plantes sont exposées à tous les types de conditions météorologiques et à d’autres facteurs externes qui causent des dommages et ont un impact sur la capacité des plantes à subir la photosynthèse et à produire des fruits. Si les agriculteurs pouvaient recevoir un signal d’alerte précoce indiquant que leurs plantes ne se portent pas bien, cela les aiderait à prendre des mesures pour protéger leurs produits, éviter des pertes importantes et préserver les sources alimentaires nationales.
Dans une nouvelle recherche menée par Matanel Hipsch sous la direction du Dr Shilo Rosenwaser du Département des sciences végétales de l’UHJ, les scientifiques ont introduit des biocapteurs moléculaires dans les pommes de terre qui permettent une surveillance en temps réel des signaux de stress dans les plantes. L’objectif de l’étude était de développer une technique innovante permettant une détection précoce du stress et de la sous-nutrition sans endommager la plante elle-même. Les chercheurs ont choisi de se concentrer sur l’humble pomme de terre, en tant que culture vivrière majeure qui représente 40% des exportations israéliennes et est cruciale pour la sécurité alimentaire mondiale.
Fluorescence microscopic imaging showing the accumulation of the biosensor in chloroplasts (Hebrew U.)
Connue sous son nom latin, Solanum tuberosum, la pomme de terre fournit des nutriments essentiels tels que des fibres alimentaires, des vitamines, des minéraux, des protéines et des antioxydants. En utilisant le génie génétique, l’équipe a introduit un nouveau gène codé pour une protéine fluorescente qui rapporte le niveau d’espèces réactives de l’oxygène, des molécules hautement réactives dont l’accumulation signifie des réponses au stress. Le biocapteur a été ciblé dans le chloroplaste, l’organite de la cellule responsable de la photosynthèse, le processus chimique qui transfère la lumière dans l’énergie pour alimenter la croissance de la centrale.
Les chercheurs ont pu ensuite surveiller la lumière émise par les biocapteurs et déterminer la phase initiale des réponses au stress des plantes. «En utilisant une caméra fluorescente avec une sensibilité extrêmement élevée, nous avons pu surveiller les signaux de fluorescence émis par les biocapteurs et avons remarqué l’accumulation d’espèces réactives de l’oxygène pendant les premières phases de réponses aux conditions de stress telles que la sécheresse, les températures extrêmes et la forte luminosité« , a expliqué Rosenwaser. Les chercheurs pensent que l’application des biocapteurs peut être étendue à d’autres cultures clés, un effort qui aidera à endiguer la vague d’insécurité alimentaire et les mauvaises récoltes dues aux changements climatiques dans le monde.
Publication dans Plant Physiology 6 avril 2021