La combinaison du cuivre et de l'hydrolysat de protéines peut-elle intensifier les effets biostimulants ?
Par : Petronia Carillo1, Giovanna Marta Fusco1, Youssef Rouphael2, Giuseppe Colla3
1Départementdes sciences et technologies environnementales, biologiques et pharmaceutiques, Université de Campanie "Luigi Vanvitelli", Via Vivaldi 43, 81100 Caserta, Italie 2Départementdes sciences agricoles, Université de Naples Federico II, 80055 Portici, Italie 3Départementdes sciences agricoles et forestières, Université de Tuscia, 01100 Viterbo, Italie
Un aspect fondamental de l'agriculture moderne consiste à assurer un apport équilibré de nutriments afin de promouvoir une santé optimale des plantes et une production durable. Bien que les micronutriments soient nécessaires en plus petites quantités que les macronutriments, ils jouent un rôle crucial dans divers processus métaboliques et physiologiques des plantes. Le cuivre (Cu), micronutriment essentiel à la croissance et au développement des plantes, est contenu dans plusieurs enzymes comme la superoxyde dismutase (Cu/Zn-SOD) qui aide les plantes à faire face au stress oxydatif en neutralisant les espèces réactives de l'oxygène nocives. Le cuivre contribue également à la tolérance au stress en améliorant la capacité de la plante à gérer les dommages oxydatifs causés par les facteurs de stress environnementaux. Les hydrolysats de protéines végétales sont reconnus pour avoir de puissants effets biostimulants en stimulant le métabolisme primaire et secondaire des plantes. En outre, les hydrolysats de protéines peuvent augmenter l'absorption des nutriments par les plantes et leur transport dans les tissus végétaux. Sur la base des considérations ci-dessus, un essai en serre a été réalisé pour évaluer les effets interactifs entre un hydrolysat de protéines d'origine végétale et le cuivre sur la promotion de la croissance et des caractéristiques biochimiques du basilic génois (Ocimum basilicum L.).
Les traitements comprenaient un hydrolysat de protéines d'origine végétale (VPH), du Cu libre (provenant du sulfate de cuivre), du Cu complexé avec des peptides d'origine végétale (Cu-VPH) et une combinaison de VPH et de Cu-VPH (VPH+Cu-VPH). Les traitements foliaires ont commencé sept jours après la transplantation et comprenaient cinq traitements distincts : 1) cuivre (58,5 mg/L) ; 2) VPH Trainer® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Italie) (4 ml/L) ; 3) Cu-VPH Scudo® (Hello Nature, Rivoli Veronese, Italie (0,5 ml/L) ; 4) VPH (3,7 ml/L)+Cu-VPH (0,5 ml/L). À l'exception du traitement VPH, la concentration de cuivre dans les solutions appliquées par voie foliaire de tous les traitements était de 45 mg/L. Le contrôle non traité a servi de groupe de comparaison. Le témoin non traité a servi de groupe de comparaison. Les applications foliaires ont été répétées chaque semaine. Les résultats sont résumés dans la figure 1. Les résultats de l'étude ont révélé une accumulation significative de métabolites secondaires, en particulier d'alcaloïdes, de terpénoïdes et de phénylpropanoïdes, en réponse au traitement au Cu. En effet, la teneur plus élevée de ces métabolites a servi de mécanisme de protection contre les dommages induits par le stress oxydatif, indiquant la réponse de la plante à des conditions environnementales défavorables. En revanche, les traitements au Cu-VPH présentaient des niveaux plus faibles de ces composés liés au stress, ce qui indique un phénotype végétal plus sain avec des niveaux de ROS et des dommages oxydatifs réduits. Cependant, les traitements au Cu et au Cu-VPH ont conduit à des niveaux de Cu plus élevés dans les tissus végétaux par rapport au contrôle. Le régime de traitement Cu-VPH, tout en induisant des altérations significatives des taux de transpiration et une réduction de l'efficacité de l'utilisation de l'eau (WUEi), a maintenu des niveaux élevés de nutriments foliaires (Ca, Mn, Fe), de photosynthèse et de rendement frais, ce qui montre un compromis entre l'absorption des nutriments et les stratégies de conservation de l'eau. Le traitement VPH a renforcé l'activité de la chaîne de transport d'électrons (ETC), favorisant ainsi une photosynthèse plus efficace et conduisant en fin de compte à une augmentation du rendement. En outre, il stimule l'absorption de minéraux essentiels tels que le calcium (Ca), le manganèse (Mn) et le fer (Fe), favorisant ainsi la croissance et la santé des plantes. Le régime de traitement VPH+Cu-VPH a déterminé une augmentation significative des caractéristiques morpho-physiologiques et biochimiques par rapport à d'autres approches. En fait, ce traitement a amélioré de manière significative l'activité de carboxylation des plantes (ACO2) et l'efficacité quantique potentielle maximale du photosystème II (Fv/Fm), ce qui suggère une utilisation optimisée du Cu. Il est intéressant de noter que le traitement combiné a également conduit à des niveaux plus élevés d'autres ions essentiels, tels que Mg, Mn, Ca et Fe, cruciaux pour la formation de la chlorophylle et la photosynthèse. L'amélioration de l'efficacité de l'utilisation des nutriments a augmenté le rendement en basilic frais, soulignant l'efficacité de l'approche de traitement VPH+Cu-VPH. La combinaison VPH+Cu-VPH a également entraîné une augmentation notable de la teneur en tryptophane, accompagnée d'une inhibition de l'élongation des tiges et d'une promotion de la compacité des plantes. Ces modifications morphologiques ont contribué à une amélioration globale du rendement, suggérant un effet synergique entre les traitements VPH et Cu-VPH sur la croissance et le développement du basilic. L'étude met en évidence le potentiel de la combinaison du Cu avec des biostimulants comme le VPH pour augmenter le rendement des cultures et l'efficacité de l'utilisation des nutriments. En améliorant la biodisponibilité du Cu et en atténuant le stress oxydatif, ces traitements combinés offrent une approche durable pour améliorer la productivité des cultures tout en minimisant l'impact sur l'environnement. Cette recherche souligne l'importance des techniques innovantes pour promouvoir la durabilité de l'agriculture et relever les défis des pratiques agricoles modernes.
De plus amples informations sur le sentier du basilic sont disponibles dans l'article scientifique suivant :
Rouphael Y, Carillo P, Ciriello M, Formisano L, El-Nakhel C, Ganugi P, Fiorini A, Miras Moreno B, Zhang L, Cardarelli M, Lucini L, Colla G (2023). Le cuivre renforce l'activité biostimulante d'un hydrolysat de protéines d'origine végétale dans le basilic : aperçu morpho-physiologique et métabolomique. Front. Plant Sci. 14:1235686. doi : 10.3389/fpls.2023.1235686