Plant Vaccines: A New Quality Productive Force in Agriculture

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Dans le processus de production agricole, de nombreux organismes nuisibles peuvent affecter la qualité et le rendement des récoltes. Cela peut entraîner des pertes économiques importantes. La sécurité des cultures à l’échelle internationale reste donc une question cruciale, et une solution majeure consiste à développer un environnement vert.

Produits dotés de fonctions de contrôle biologique sur le marché :

Péliciteur à base de protéines : Substances qui améliorent les réponses de défense des plantes

Chitosane et substances apparentées:Ils améliorent la croissance des plantes en favorisant le développement des racines et la santé globale, renforcent la résistance aux maladies en induisant des mécanismes de défense des plantes et améliorent la santé du sol en retenant l'humidité et les nutriments. De plus, le chitosane est utilisé dans les pesticides biodégradables et peut stimuler l’activité microbienne bénéfique dans le sol. Il contribue également à accroître l’efficacité des engrais en améliorant l’absorption des nutriments et en réduisant le lessivage.

Harpin, un vaccin végétal, cible principalement les feuilles et les racines. Il se lie à des récepteurs spéciaux sur les feuilles, déclenchant ainsi le processus de défense. Harpin crée également des pores dans la membrane cellulaire, lui permettant de pénétrer dans la cellule. Une fois à l’intérieur, il active des centaines de gènes qui contribuent à l’équilibre et à la défense.

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Photo 1 : La protéine bactérienne Harpin aide la plante en activant le gène NDR1. Cela active plusieurs composants, notamment les particules de fusion membranaire NDR1-1, EDS1, TGA2, RO et 20S.

PR1 est essentiel pour se défendre contre les nématodes, les bactéries et les champignons. PR1 et RO possèdent chacun des séquences signal qui leur permettent de se déplacer dans le système de sécrétion à l'aide de vésicules du réticulum. L’OI aide également à produire des alcaloïdes toxiques, qui combattent les agents pathogènes fongiques.

En 2000, la protéine Harpin du vaccin végétal a réussi le test de résidus de pesticides de l'EPA et est devenue un nouveau type de régulateur de croissance végétale. Li Hepeng et d'autres ont confirmé que la poudre mouillable Harpin était efficace à 52,7 % contre la sclérotiniose du tournesol, augmentant considérablement le rendement des cultures.

*Selon le tableau 1, tous les agents inducteurs de résistance testés ont réduit l'incidence et la gravité de la sclérotinie du tournesol à des degrés divers. Parmi elles, la poudre de protéine hypersensible (protéine Harpin du vaccin végétal) s'est révélée la plus efficace, avec une réduction de 46,1 % de la maladie. Son indice de maladie n’était pas significativement différent de celui de l’agent chimique Sclerotinia clean.

*Le tableau 2 montre que tous les agents testés ont réduit l'indice de maladie du sclérotinia du tournesol à des degrés divers. Parmi elles, la protéine hypersensible (protéine Harpin du vaccin végétal) a atteint une incidence de la maladie de 50,6 %, un indice de maladie de 32,1 et une réduction de 52,7 % de la gravité de la maladie. Ces résultats sont nettement meilleurs par rapport au contrôle de l’eau, et il n’y a pas de différence significative par rapport à l’agent chimique Sclerotinia clean. La protéine Harpin a surpassé trois nouveaux agents induisant une résistance en termes de contrôle des maladies. De plus, la protéine Harpin et le chitosane du vaccin végétal ont augmenté les rendements de 86,86 % et 77,88 %, respectivement, par rapport au contrôle de l'eau. Ces augmentations sont proches de celles obtenues avec Sclerotinia clean et sont nettement supérieures aux rendements des trois nouveaux agents inducteurs de résistance.

De plus, Tian S et ses collègues ont découvert que l’utilisation du vaccin végétal Harpin ou de l’acide salicylique (SA) peut réduire considérablement la gravité de la maladie renforcée par le NaCl. Chez les plantes, les composés endogènes comme le SA, l'éthylène (ET) et l'acide jasmonique (JA) régulent l'expression des gènes et aident à renforcer le système immunitaire de la plante en augmentant la production de composés phénoliques, de protéines PR et d'espèces réactives de l'oxygène sous stress.

Si le sel peut déclencher l’accumulation d’antioxydants dans les plantes, il augmente également leur vulnérabilité aux maladies. L'application de la protéine Harpin ou de SA avec du NaCl et le stockage des plantes pendant 0 ou 7 jours ont montré une suppression significative de la gravité de la maladie renforcée par le NaCl par rapport au témoin. De plus, Harpin a contribué à restaurer en partie les niveaux de SA réduits par le sel. Le traitement combiné avec NaCl et Harpin a considérablement augmenté les niveaux d'antioxydants (tels que la vitamine C et les composés phénoliques) et la capacité antioxydante globale des plants de soja.

*Schéma illustrant le rôle de la protéine Harpin du vaccin végétal dans l'atténuation du stress salin.

*Le traitement combiné du NaCl et de la protéine Harpin augmente considérablement les niveaux d'acide ascorbique, de composés phénoliques totaux, la capacité antioxydante globale, l'activité PAL et l'activité PPO dans les plants de soja.

*Le traitement combiné du NaCl et de la protéine Harpin augmente considérablement l'accumulation d'antioxydants, tels que la vitamine C et les composés phénoliques, ainsi que la capacité antioxydante globale des plants de soja.

Scariotto S. et ses collègues ont découvert que la protéine Harpin du vaccin végétal est très efficace pour contrôler la pourriture grise du fraisier. L'activité du PAL dans les fraises est influencée par le traitement post-récolte avec l'ASM (un agent chimique) et la protéine Harpin. L'ASM et le Harpin peuvent conduire à l'accumulation de métabolites dans les fraises, créant ainsi une barrière physique qui inhibe l'infection par des agents pathogènes. L'activité accrue du PAL est liée à la biosynthèse de métabolites actifs dans les voies de défense des plantes, tels que les toxines végétales, les composés phénoliques, l'acide salicylique et la lignine. Cette augmentation de l'activité PAL augmente également la teneur en lignine du fruit, ce qui améliore la fermeté du fruit.

Les progrès récents dans la recherche sur l'immunité innée des plantes, en particulier les études sur les interactions plante-pathogène, montrent que les éliciteurs de protéines peuvent déclencher la réponse immunitaire de la plante, conduisant à une résistance forte et durable contre les agents pathogènes. Les vaccins végétaux, développés à partir de ces éliciteurs immunitaires, sont des biopesticides respectueux de l’environnement. Ils ne ciblent pas directement les microbes nocifs, mais stimulent plutôt le système immunitaire naturel et les processus métaboliques de la plante pour repousser les agents pathogènes.

Les vaccins végétaux ne sont pas toxiques et ne provoquent pas de résistance aux agents pathogènes. Certains vaccins végétaux peuvent également stimuler le système métabolique de la plante, favorisant la croissance des racines, des tiges et des feuilles, tout en augmentant la synthèse de chlorophylle et le rendement des cultures. Ces avantages font des vaccins végétaux un choix de premier ordre pour les nouvelles solutions de productivité agricole, soutenant le développement agricole durable.