Le maïs mutant est-il essentiel pour une lutte antiparasitaire sans insecticide?



Des chercheurs de l'Université Purdue et de l'Université de l'Illinois ont découvert un mutant de maïs dont les feuilles sont très sensibles aux attaques des chrysomèles de l'ouest du maïs, un ravageur qui se nourrit principalement de soies et de pollen de maïs.

Alors que l'on pensait auparavant que les chrysomèles des racines du maïs de l'Ouest évitaient les feuilles de maïs en fonction de leur préférence en matière de source alimentaire, l'étude du mutant suggère que les plants de maïs normaux ont un mécanisme de défense actif qui dissuade les coléoptères de se nourrir de leur feuillage. L'identification de ce mécanisme pourrait conduire à de nouvelles stratégies de lutte contre la chrysomèle des racines du maïs, qui est l'insecte ravageur le plus destructeur du maïs aux États-Unis.

«Cela ouvre une toute nouvelle opportunité de mieux comprendre le mécanisme de défense du maïs pour lutter contre ce coléoptère», déclare Gurmukh Johal, professeur de botanique et de phytopathologie à Purdue. Johal et Stephen Moose de l'Illinois ont découvert indépendamment le mutant à peu près au même moment.

«En identifiant la voie génétique impliquée dans la résistance, nous pouvons développer de meilleures façons de lutter contre ce ravageur sans avoir à utiliser d'insecticides», dit Johal.

La chrysomèle occidentale du maïs cause plus d'un milliard de dollars de dommages par an en pertes de rendement et en coûts de contrôle aux États-Unis, ce qui lui vaut le surnom de «bogue d'un milliard de dollars». Les larves de chrysomèle des racines mâchent les racines des plants de maïs tandis que les coléoptères adultes mangent les soies et le pollen. Les mesures de contrôle actuelles comprennent la rotation des cultures, les plants de maïs transgéniques et les insecticides, mais une augmentation des systèmes de maïs en continu, une résistance accrue de la chrysomèle des racines aux plantes transgéniques et des changements dans le comportement de la chrysomèle des racines ont rendu ces stratégies de gestion moins efficaces.

Parce que les feuilles du mutant de maïs sont particulièrement attrayantes pour les chrysomèles de l'ouest du maïs, le mutant pourrait être utilisé dans une stratégie de lutte antiparasitaire «push-pull», attirant les coléoptères vers un endroit spécifique où ils peuvent être contrôlés, explique Christian Krupke, professeur adjoint d'entomologie à Purdue et co-auteur de l'étude.

«Une fois que vous pouvez les obtenir où vous le souhaitez, vous pouvez utiliser des moyens efficaces et rentables de les contrôler, soit en les ciblant directement et en les éliminant, soit en les éloignant de votre culture principale», explique Kurpke.

En l'absence du coléoptère, le mutant est pratiquement impossible à distinguer des plants de maïs normaux, ce qui pourrait expliquer pourquoi il n'a pas été découvert plus tôt, dit Johal. Ses feuilles ne deviennent pas vulnérables aux attaques des chrysomèles des racines jusqu'à ce qu'elles atteignent le stade végétatif, environ cinq à six semaines après le début du processus de croissance.

En trouvant le mutant, la chrysomèle des racines du maïs racle le tissu foliaire de l'épiderme supérieur, ce qui donne une apparence de «vitre» transparente. Si l'infestation par les coléoptères est grave, les plantes peuvent devenir complètement défoliées, ce qui peut également réduire le rendement en grains.

Une combinaison de changements structurels et biochimiques dans les feuilles mutantes les rend particulièrement vulnérables aux attaques. Les lobes cellulaires qui s'imbriquent pour fournir une résistance structurelle sont plus petits et plus faibles dans les feuilles mutantes. Les feuilles ont également des niveaux considérablement réduits d'hydroxycinnmates et de lignine, des composés responsables de la réticulation des microfibres dans les parois cellulaires.

Des recherches supplémentaires sont en cours sur la possibilité d'utiliser le mutant dans des stratégies de lutte antiparasitaire et d'identifier la voie génétique dans les plants de maïs normaux qui empêche les chrysomèles des racines du maïs de l'ouest de consommer leurs feuilles. Les gènes pourraient être utilisés pour rendre les plants de maïs plus résistants aux ravageurs, dit Johal.

L'article a été publié en ligne dans PLoS ONE.

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