Les biostimulants non microbiens influencent le métabolisme secondaire et l'accumulation de nitrate dans les feuilles de roquette biologique.
Par : MicheleCiriello1, LuanaIzzo2, Abel NavarréDopazo2, EmanuelaCampana1, GiuseppeColla3, GiandomenicoCorrado1, Stefania DePascale1, YoussefRouphael1, ChristopheEl-Nakhel1
1 Département des sciences agricoles, Université Federico II de Naples, 80055 Portici, Italie
2 Département de pharmacie, Université Federico II de Naples, 80131 Naples, Italie
3 Département des sciences agricoles et forestières, Université de Tuscia, 01100 Viterbe, Italie
L'alimentation n'est plus seulement une question de gastronomie, mais un choix conscient et éclairé, essentiel pour maintenir un équilibre entre santé physique et mentale. L'intérêt sans précédent de la communauté scientifique pour les légumes à fort impact nutraceutique, combiné au besoin des consommateurs de repas rapides, faciles et sains, a contribué à l'essor économique des produits frais coupés tels que la roquette [Eruca sativa (L.) et Diplotaxis tenuifolia (DC.)]. La consommation à long terme de ce légume à feuilles, grâce à la coexistence de métabolites secondaires fonctionnels tels que les glucosinolates, les flavonoïdes et les acides phénoliques, aurait un impact positif sur la santé humaine. Cependant, presque personne n'en consomme suffisamment pour bénéficier de ces effets positifs. Pour relever ce défi, on pourrait encourager davantage la consommation de légumes verts à feuilles, ou s'efforcer d'améliorer la densité phytochimique et donc la qualité nutritionnelle du produit lui-même. Dans tous les cas, comme les composés phénoliques et les glucosinolates participent activement à la défense des plantes, leur biosynthèse peut être stimulée par des facteurs abiotiques et/ou biotiques ou induite indirectement par l'utilisation de produits naturels qui activent les mécanismes de défense des plantes. Même si l'utilisation de biostimulants naturels peut avoir un effet positif sur la santé des plantes, la plupart des rapports se sont concentrés sur les avantages en termes de rendement et non sur les effets possibles sur la qualité nutritionnelle. La capacité à favoriser la croissance des plantes indépendamment de leur teneur en minéraux a rendu l'utilisation des biostimulants indispensable dans l'agriculture biologique. L'action positive bien établie des biostimulants sur les cultures biologiques et non biologiques doit s'accompagner d'études supplémentaires sur leur rôle dans l'amélioration de la qualité nutraceutique.
Cette étude vise à caractériser les propriétés phytochimiques de la production de roquette dans un contexte d'agriculture biologique, en identifiant, grâce à l'analyse UHPLC-Q-Orbitrap HRMS et à la chromatographie ionique, les effets bénéfiques potentiels de trois biostimulants non microbiens différents. L'expérience a été menée sur le site de production de Piana del Sele (Salerne, Italie) pendant la saison hiver-printemps, pour une durée totale de 36 jours. L'irrigation a été gérée à l'aide d'un système d'irrigation goutte à goutte, tandis que les pratiques agricoles normales autorisées dans l'agriculture biologique ont été appliquées pour lutter contre les agents pathogènes, les champignons et les insectes. Un plan en blocs complètement randomisé a été utilisé pour cette expérience, dans lequel les traitements ont été répétés quatre fois. Plus précisément, trois biostimulants non microbiens différents ont été comparés à un témoin non traité sur des plants de roquette (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.). Les biostimulants utilisés étaient un hydrolysat de protéines végétales (ci-après V-PH), un extrait végétal (ci-après PE) et un extrait d'algues (ci-après SWE).
Les différentes origines des biostimulants testés dans cette expérience ont eu une influence distincte sur la teneur en nitrate de la roquette biologique. Alors que l'application de produits à base d'extraits de plantes tropicales (PE) et d'extraits d'algues (SWE) n'a pas entraîné de différences significatives par rapport aux valeurs de nitrate enregistrées dans les plantes témoins, l'utilisation du biostimulant à base d'hydrolysats de protéines d'origine végétale (V-PH) a entraîné une augmentation de 10 %.
Figure x : Effet de différents biostimulants non microbiens sur la concentration en nitrate de la roquette sauvage cultivée en serre. Les lettres différentes indiquent des différences moyennes significatives. *** : p ≤ 0,001
Nous émettons l'hypothèse que l'accumulation plus importante de nitrates dans les plants de roquette traités avec du V-PH pourrait être une conséquence directe d'un système racinaire plus efficace et plus développé (en termes de ramification secondaire et de biomasse racinaire globale), ce qui aurait augmenté le taux d'absorption des nitrates et leur transfert vers la partie comestible.
Figure x : Effet de différents biostimulants non microbiens sur la teneur totale en glucosinolates de la roquette sauvage cultivée en serre. Les lettres différentes indiquent des différences moyennes significatives. * : p ≤ 0,05
L'étude sur les principaux composés bioactifs analysés confirme que l'utilisation de bioproduits naturels spécifiques pourrait avoir déclenché l'activation de mécanismes de défense spécifiques attribuables en partie à l'augmentation de la teneur totale en GLS enregistrée dans les plants de roquette traités avec PE et V-PH. Ce mécanisme pourrait être lié à l'action de priming des biostimulants, qui permettrait à la plante traitée de répondre plus facilement aux facteurs de stress abiotique grâce à la régulation à la hausse des gènes liés au priming et à la résistance systémique acquise (SAR). Outre l'effet de priming, les valeurs GLS plus élevées enregistrées dans les plantes traitées avec PE et V-PH pourraient être une conséquence directe de l'amélioration documentée des voies métaboliques de l'azote et du carbone, qui fournirait davantage d'énergie utilisable pour la biosynthèse des précurseurs des composés bioactifs susmentionnés. Une augmentation possible de l'expression des gènes directement impliqués dans les processus métaboliques oxydatifs et réducteurs du carbone et dans le métabolisme de l'azote justifierait l'implication des voies métaboliques liées à la biosynthèse des composés phénoliques, confirmant les niveaux plus élevés d'acides phénoliques enregistrés dans les traitements avec le biostimulant VP-H. En revanche, la teneur totale en flavonols a été influencée positivement par l'application du biostimulant SWE. L'augmentation de la biosynthèse des flavonols pourrait dans ce cas être attribuée à une augmentation significative de l'activité enzymatique liée à la défense des plantes (ammonia lyase, peroxydase, phénylalanine, polyphénol oxydase, β-1,3-glucanase et chitinase) déclenchée par des composants clés présents dans le biostimulant à base d'algues.
Cette étude démontre comment l'application foliaire de biostimulants spécifiques (hydrolysat de protéines végétales, extrait végétal et extrait d'algues) a influencé positivement la biosynthèse des principaux métabolites secondaires présents dans les tissus végétaux de la roquette. Les résultats montrent clairement comment les différentes origines et compositions des produits étudiés influencent la biosynthèse de classes métaboliques distinctes. En particulier, alors que l'application foliaire du biostimulant obtenu par hydrolyse enzymatique de légumes a amélioré la teneur en acides phénoliques et en glucosinolates, l'application de l'extrait obtenu à partir d'algues a régulé positivement la production de flavonoïdes.
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