CE18 - Ecosystèmes productifs durables

Bio-stimulateurs chitiniques naturels pour une agriculture durable – NICE CROPS

Bio-stimulateurs chitiniques naturels pour une agriculture durable

Les plantes ont développé des mécanismes subtils pour distinguer les microorganismes bénéfiques des pathogènes via les signaux qu’ils produisent. Parmi ceux-ci, les molécules chitiniques chitinoligosaccharides (COs) et lipochitinoligosaccharides (LCOs) présentent un fabuleux potentiel pour une agriculture durable, en raison de leurs capacités à promouvoir la croissance, la nutrition et l’immunité des plantes.

Enjeux et objectifs

Nos objectifs sont d’évaluer l’étendue du spectre des organismes capables de produire des COs et des LCOs, d’analyser les mécanismes moléculaires impliqués dans les différentes réponses des plantes à ces molécules, de traiter les plantes Medicago truncatula et soja avec différentes combinaisons moléculaires de COs/LCOs et d’analyser l’efficacité de ces différents traitements sur la nodulation, la mycorhization, le développement racinaire, l’immunité basale, la croissance et le rendement des plantes en condition de laboratoire et au champ.

Nous avons établi des méthodes biochimiques très sensibles pour détecter ces composés, des méthodes chimiques pour les synthétiser et des approches moléculaires, génétiques et biochimiques pour étudier leurs effets sur les plantes. En unissant ces diverses expertises nous visons à mieux comprendre les relations croisées entre les activités de ces molécules afin de déterminer, au laboratoire puis au champ, les meilleures associations en termes de productivité des cultures.

En cours

A raison seulement de quelques mg/ha, ces molécules chitiniques biodégradables naturelles pourraient contribuer à réduire l'utilisation de l'irrigation, des fertilisants et des pesticides chimiques.

En cours

Les plantes ont développé des mécanismes subtils et complexes pour discriminer les micro-organismes bénéfiques et nocifs via certains signaux moléculaires que ces micro-organismes produisent. Il s’agit par exemple de molécules dérivées de la chitine. Ces molécules chitiniques ont des propriétés à fort potentiel agronomique pour le développement d’une agriculture durable car elles peuvent stimuler la nutrition, la croissance, et les défenses naturelles des plantes. Nous avons été pionniers dans la découverte des structures et des rôles de molécules chitiniques produites par des micro-organismes symbiotiques. Par la suite, nous avons développé des méthodes biochimiques très sensibles pour les détecter, des méthodes chimiques et enzymatiques pour les synthétiser et des outils moléculaires, génétiques et biochimiques pour étudier comment elles induisent leurs effets sur les plantes. Le projet mettra l'accent sur deux types moléculaires dérivés de la chitine et produits par divers micro-organismes interagissant couramment avec les plantes: les lipochitinoligosaccharides (LCOs) et les chitinoligosaccharides (COs). En fonction de leurs structures chimiques précises, ces molécules peuvent activer la symbiose fixatrice d'azote rhizobienne, la symbiose mycorhizienne à arbuscules, le développement racinaire ou l'immunité des plantes. Toutes ces molécules sont actives à des concentrations extrêmement faibles, de l’ordre du nano ou même du pico molaire.

Grâce à nos savoir-faire combinés, nous évaluerons l'étendue de la gamme des organismes capables de produire des COs et des LCOs, et essaierons de comprendre les mécanismes moléculaires qui sous-tendent les interconnexions entre les différentes activités que ces molécules ont sur les plantes. Grâce aux connaissances acquises, nous traiterons les plantes avec différentes combinaisons de ces signaux moléculaires microbiens structurellement similaires, mais fonctionnellement différents, et évaluerons leur efficacité sur la croissance et le rendement des plantes. Pour cela, nous utiliserons la plante modèle Medicago truncatula pour les études en profondeur, puis le soja, et effectuerons des tests en laboratoire et au champ. L’utilisation de ces mélanges de molécules biodégradables à des doses aussi faibles qu’une fraction de milligramme par hectare pour réaliser des cultures avec moins d'engrais et de pesticides représente une technologie de rupture à très fort potentiel.

Les résultats de ce projet ambitieux et nouveau conduiront également à des découvertes fondamentales importantes dans un domaine émergent de la biologie végétale qui cherche à comprendre comment les plantes distinguent et intègrent de multiples signaux simultanés et y répondent de façon appropriée.

Coordinateur du projet

Université Paul Sabatier Toulouse 3 - Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

NOVOZYMES BIOLOGICALS FRANCE
CNRS Centre de Recherche sur les Macromolécules Végétales
Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes
Université Paul Sabatier Toulouse 3 - Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales

Aide de l'ANR 745 202 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 48 Mois

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