Récupération du stress hydrique imposé au blé. Plante traitée avec OP à droite. Crédit :UCR
La découverte de l'équipe dirigée par UC Riverside garde les plantes dodues et offre de l'espoir pour les récoltes malgré la sécheresse.
Une équipe dirigée par l'Université de Californie à Riverside a créé un produit chimique pour aider les plantes à retenir l'eau, ce qui pourrait endiguer la vague de pertes massives de récoltes annuelles dues à la sécheresse et aider les agriculteurs à cultiver des aliments malgré le changement climatique.
«La sécheresse est la cause n ° 1, étroitement liée aux inondations, des mauvaises récoltes annuelles dans le monde», a déclaré Sean Cutler, professeur de biologie cellulaire végétale à UC Riverside, qui a dirigé la recherche. "Ce produit chimique est un nouvel outil passionnant qui pourrait aider les agriculteurs à mieux gérer les performances des cultures lorsque les niveaux d'eau sont bas."
Les détails des travaux de l'équipe sur le nouveau produit chimique anti-perte d'eau plus efficace sont décrits dans un article publié aujourd'hui (25 octobre 2019) dans Science. Ce produit chimique, Opabactin, est également connu sous le nom de "OP", qui est l'argot des joueurs pour "surpuissant", se référant au meilleur personnage ou arme dans un jeu.
"Le nom est aussi un hommage à mon fils de 10 ans à la maison", a déclaré Cutler.
Une version antérieure d'OP développée par l'équipe de Cutler en 2013, appelée Quinabactin, était la première du genre. Il imite l'acide abscissique, ou ABA, l'hormone naturelle produite par les plantes en réponse au stress hydrique. L'ABA ralentit la croissance d'une plante, de sorte qu'elle ne consomme pas plus d'eau que ce qui est disponible et ne se fane pas.
"Les scientifiques savent depuis longtemps que la pulvérisation d'ABA sur les plantes peut améliorer leur tolérance à la sécheresse", a déclaré Cutler. "Cependant, il est trop instable et coûteux pour être utile à la plupart des agriculteurs."
La quinabactine semblait être un substitut viable à l'hormone naturelle ABA, et les entreprises l'ont utilisée comme base de nombreuses recherches supplémentaires, déposant plus d'une douzaine de brevets basés sur celle-ci. Cependant, la quinabactine n'a pas bien fonctionné pour certaines plantes importantes, telles que le blé, la culture de base la plus cultivée au monde.
Réduction de la perte d'eau visible dans la tomate après traitement avec OP. L'imagerie thermique montre une augmentation de la température des feuilles (à droite), ce qui équivaut à moins de perte d'eau. Crédit :UCR
Lorsque l'ABA se lie à une molécule de récepteur hormonal dans une cellule végétale, il forme deux liens étroits, comme des mains agrippant des poignées. La quinabactine ne s'accroche qu'à l'une de ces poignées.
L'équipe de Cutler a recherché des millions de molécules différentes imitant les hormones qui s'accrocheraient aux deux poignées. Cette recherche, combinée à un peu de génie chimique, a abouti à OP.
OP attrape les deux poignées et est 10 fois plus fort que l'ABA, ce qui en fait une "super hormone". Et ça marche vite. En quelques heures, l'équipe de Cutler a constaté une amélioration mesurable de la quantité de plantes aquatiques libérées.
Parce que l'OP fonctionne si rapidement, cela pourrait donner aux producteurs plus de flexibilité quant à la façon dont ils gèrent la sécheresse.
"Une chose que nous pouvons faire et que les plantes ne peuvent pas faire, c'est prédire l'avenir proche avec une précision raisonnable", a déclaré Cutler. "Deux semaines plus tard, si nous pensons qu'il y a un risque raisonnable de sécheresse, nous avons suffisamment de temps pour prendre des décisions - comme l'application d'OP - qui peuvent améliorer les rendements des cultures."
Le financement initial de ce projet a été fourni par Syngenta, une entreprise agrochimique, et la National Science Foundation.
L'équipe de recherche comprenait d'autres membres de l'UCR, du Medical College of Wisconsin, de l'Utah State University et de PRESTO Japan Science and Technology Agency, ainsi que des universités de Shizuoka, Tottori et Utsunomiya au Japon.
L'équipe de Cutler essaie maintenant de "nerf" leur découverte.
"C'est la parole des joueurs lorsque la puissance d'une arme est réduite", a déclaré Cutler.
Alors que l'OP ralentit la croissance, l'équipe veut maintenant trouver une molécule qui l'accélérera. Une telle molécule pourrait être utile dans les environnements contrôlés et les serres intérieures où les précipitations ne sont pas un facteur aussi important.
"Il y a des moments où vous voulez accélérer la croissance et des moments où vous voulez la ralentir", a déclaré Cutler. "Notre recherche porte sur la gestion de ces deux besoins."
Référence :"Contrôle dynamique de l'utilisation de l'eau par les plantes à l'aide d'agonistes des récepteurs ABA conçus" par Aditya S. Vaidya1, Jonathan D. M. Helander, Francis C. Peterson, Dezi Elzinga, Wim Dejonghe, Amita Kaundal, Sang-Youl Park, Zenan Xing, Ryousuke Mega, Jun Takeuchi, Bardia Khanderahoo, Steven Bishay, Brian F. Volkman, Yasushi Todoroki, Masanori Okamoto et Sean R. Cutler, 25 octobre 2019, Sciences .
DOI :10.1126/science.aaw8848
