EP2187737A1 - Procede d'amelioration de la resistance des vegetaux au stress et produits correspondants - Google Patents

Procede d'amelioration de la resistance des vegetaux au stress et produits correspondants

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Publication number
EP2187737A1
EP2187737A1 EP08803646A EP08803646A EP2187737A1 EP 2187737 A1 EP2187737 A1 EP 2187737A1 EP 08803646 A EP08803646 A EP 08803646A EP 08803646 A EP08803646 A EP 08803646A EP 2187737 A1 EP2187737 A1 EP 2187737A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polyamine
stress
carbohydrate
plant
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08803646A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Abdelhak El Amrani
Fransisco Cabello
Christophe Biteau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Rennes 1 filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP2187737A1 publication Critical patent/EP2187737A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N33/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic nitrogen compounds
    • A01N33/02—Amines; Quaternary ammonium compounds

Definitions

  • the invention relates to the field of plant resistance to natural environmental stresses, biotic or abiotic, or artificial.
  • the invention relates to a method for improving the growth of the aerial part and the roots and / or the photosynthetic activity of plants that may be subjected to such stresses.
  • the various stresses involved include, but are not limited to: (i) abiotic natural stress due to drought, temperature, soil salt content, ultraviolet radiation, hypoxia and / or anoxia, excess moisture, mineral or organic nutrient deficiencies (ii) biotic stress due to infections of bacterial, viral, parasitic or pest pathogens (insects, nematodes ”). (iii) stresses generated by xenobiotic pollution of industrial or agricultural origin.
  • the invention will find, in particular, but not exclusively, its application in the improvement of so-called phytoremediation processes aimed at decontaminating soils polluted by various types of pollutants, atmospheric or otherwise, organic or heavy metals, consisting in cultivating on the soils in question. plants for fixing or degrading all or part of these pollutants.
  • the endogenous production of reactive and unstable oxygen species such as ozone (O3), superoxide anion ((V), singlet oxygen, hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical (OH " ), nitrogen oxides (NO), and / or peroxynitrite (NO3), ... is an ineluctable process of aerobic life.
  • the cellular metabolism is protected by various defense systems involving anti-cancer molecules. oxidizing agents (ascorbic acid, tocophenol, glutathione, caratenoids, etc.), enzymes (superoxide dismutase, catalase, peroxidases, etc.) and / or trace elements essential for enzymatic activities (copper, zinc, selenium).
  • Oxidative stress is an aspecific phenomenon, a cellular result of numerous environmental stresses external to the cell and non-oxidative, such as cold, drought and salinity.
  • the cold reduces the fluidity of the lipid membranes which hinders the mobility of plastoquinone as well as the reactivity of the enzymes involved in the dark phase of photosynthesis. This results in an increase in the endogenous concentration of oxygenated reactive species and an imbalance with the antioxidant defense systems.
  • Dryness induces plant stomate closure, which decreases the concentration of CO 2 and hence photosynthetic efficiency.
  • Water and osmotic stress are particularly studied because of their consequences on plants with agronomic value. These are increasingly frequent stresses, the importance of which increases with the increase in world demography. Thus, at present, only 20% of the world's millions of square kilometers are arable and this area decreases significantly each year due in particular to the development of intensive crops and global warming.
  • genetic engineering techniques including the insertion of genes from bacteria or model halophilic plants in the genome of certain cultivated species (tomatoes, rice, wheat ..) involve the use of GMOs whose societal acceptability is not admitted yet.
  • the present non-specific plant / stress couple invention therefore has the advantages of being applicable to different plants subjected to different types of environmental stress. It involves non-toxic, biodegradable, environmentally friendly compounds readily available commercially at low cost and in large quantities. The method makes it possible to increase the physiological mechanisms of defenses against environmental stresses and is easy to implement on a large scale and economically advantageous.
  • the invention will prove particularly useful for the rehabilitation of soils contaminated with pesticides that induce oxidative stress and inhibit photosynthesis, such as, in particular, triazines.
  • Triazines are heterocycles with three nitrogen atoms, some of which are used as herbicides (atrazine, simazine and terbuthylazine), especially in maize crops. These compounds are a major source of pollution worldwide. For example, in France, although their use has been banned since June 30, 2003, and following decades of use, these products and their degradation products are found in the environment (soils, rivers, groundwater, drinking water reserves ...) at rates up to ten times higher than the threshold formerly authorized (0.1 mg / L). Particularly polluted are certain sites of storage, production or accidental spreading of products. Their use is not banned everywhere since atrazine is still widely used, especially in the United States and in developing countries.
  • Atrazine (2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamine-1,3,5-triazine) is a molecule that inhibits photosynthesis (specifically photosystem II), that is, the transformation of light energy into electrochemical energy, inevitably generating an excess of activated species of oxygen responsible for serious cellular damage.
  • atrazine binds to the protein D1, a protein involved in photosynthesis, thereby blocking the latter by seriously affecting the essential functions of the plant.
  • Some biological coping mechanisms allow plants to protect themselves from attacks caused by triazines. Among them, let us note the resistance induced by the natural genetic mutation of the psbA gene coding for the D1 protein.
  • Atrazine resistance can also result from a biochemical adaptation of the plant.
  • sorghum can "immunize” against atrazine by fighting against free radicals by increasing its enzymatic activity linked to Glutathione-S-transferases.
  • transgenic plants incorporating a set of bacterial genes coding for atrazine degradation can grow using organic pollutants as a source of carbon and energy leading to decontamination of the site.
  • Some physiological mechanisms involved have been elucidated such as the stabilization of nucleic acids, the induction of certain syntheses of nucleic acids and proteins, especially during cell division, the stabilization of cell membranes and the increase of their permeability to certain substances.
  • the object of the present invention is to provide a method for improving the stress resistance of plants, effective and simple to implement.
  • one of the objectives of the present invention is to present such a method allowing an increased efficiency of the usual methods of phytoremediation.
  • the invention also aims to achieve a technically improved process while remaining economically interesting. 4. Presentation of the invention
  • the invention which relates to a method for improving the resistance of a plant to at least one type of stress, said process being characterized in that it comprises at least one step of cultivating at least one plant in the presence of at least one exogenous carbohydrate, dissolved in water and assimilable by said plant and at least one molecule of the family of polyamines or of a substance containing said molecule of the family of polyamines.
  • the process according to the invention may in particular be used to improve the resistance of plants to various environmental stresses, whether they be of natural origin such as heat stress, water stress, osmotic stress, or whether they come from human activity such as the presence of a pollutant of metallic or organic nature.
  • the process of the invention proposes in an original way to grow plants on soils, in the presence of at least one carbohydrate, and at least one polyamine, thereby stimulating the growth of the plants while strengthening the mechanisms of resistance to stress. It is recommended to bring these activators several times during treatment.
  • many carbohydrates available to the plant can be used, alone or as a mixture, for the implementation of the invention.
  • a monosaccharide, a disaccharide, a tri-saccharide, or a mixture thereof, or residues of the sugar industry may be used.
  • the carbohydrate will be sucrose.
  • different polyamines can be made to the plant.
  • the polyamine used will be of biological origin and will be chosen from the group including putrescine, spermidine, spermine, cadaverine or by a composition including at least one of these compounds and / or will be selected from the group consisting of diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentamine, tetrahydrofurfuryl amine, or a composition including at least one of its compounds.
  • the polyamine of biological origin will be putrescine.
  • the quantities of sugars and polyamines brought to the plant will vary according to many factors related to, among other things, the nature of the soil, the climatic conditions, the nature of the plant, the nature of the stress.
  • a carbohydrate concentration of between 10 to 90 millimolar in the water of irrigation and a polyamine concentration of between 3 and 6 millimolar in the water of irrigation will be used.
  • the carbohydrate and the polyamine will be applied simultaneously to the plant, for example, by coating the seeds, or in liquid or solid form during the growth of the plant.
  • an active composition comprising at least one carbohydrate and at least one polyamine may be administered directly to the roots and / or foliage of the plants.
  • the invention also relates to any product for the implementation of such a method including a mixture of at least one exogenous carbohydrate and at least one polyamine.
  • the active product will contain a carbohydrate selected from the group consisting of a monosaccharide, a disaccharide, a trisaccharide saccharide, especially glucose or sucrose, or a composition including at least one of these compounds and a polyamine selected from the group consisting of putrescine, spermidine, spermine, cadaverine, diethylene triamine, triethylenetetramine, tetraethylene pentamine, tetrahydrofurfuryl amine, or a composition including at least one of these compounds.
  • a carbohydrate selected from the group consisting of a monosaccharide, a disaccharide, a trisaccharide saccharide, especially glucose or sucrose, or a composition including at least one of these compounds and a polyamine selected from the group consisting of putrescine, spermidine, spermine, cadaverine, diethylene triamine, triethylenetetramine, tetraethylene pentamine, tetrahydrofurfur
  • the active product consists of a mixture of sucrose and putrescine.
  • the product will consist of an aqueous or solid mixture of a molar ratio of 5 to 10 ((carbohydrates) / (polyamines).
  • said product constitutes a seed coating product.
  • said product constitutes a product to be diluted in a liquid for watering plants.
  • FIG. 1 shows photographs of seedlings cultured in the presence of atrazine (1 ⁇ M), without any additive, in the presence of 3% of sucrose and, according to the present invention in the presence of 3% of sucrose and 3 to 6 mM. putrescine);
  • FIG. 2 comparatively shows the effect of simple sucrose treatment and the effect of the invention on the development of biomass (% fresh weight);
  • FIG. 3 comparatively describes the effect of the simple sucrose treatment and the effect of the invention on the photosynthetic activity ( ⁇ g of chlorophyll produced / seedling);
  • FIG. 4 comparatively illustrates the effect of simple sucrose treatment and the effect of the invention on the development of the root principal (cm);
  • FIG. 5 comparatively quantifies the effect of simple sucrose treatment and the effect of the invention on the development of root primordia of the plant;
  • FIGS. 6 to 9 are photographs showing different phases of the cellular process of setting up a root primordium, at the origin of the secondary root system. 7. Description of an embodiment of the invention
  • the inventors have carried out experiments demonstrating that the addition of polyamines and exogenous carbohydrates soluble in water to the culture medium of the plant Arabidopsis thaliana allowed to confer on it an increased tolerance to atrazine itself at high concentrations.
  • a mixture of sucrose and putrescine were tested.
  • sucrose at 3% which corresponds to a concentration of 87 millimolar, was added thereto.
  • sucrose and putrescine dramatically stimulates the resistance and remediation of atrazine, as indicated by the size of seedlings in the middle of Figure 1.
  • FIG. 1 which compares the root development of the seedlings grown according to the invention and according to the two controls, shows a stimulation of this root system improved by 75% by the treatment proposed by the present invention (3% sucrose and 2 to 6%). mM putrescine), compared to the treatment of simply adding 3% sucrose to the culture medium.
  • FIG. 2 shows, for its part, a 75% increase in biomass development (% fresh weight) after a treatment according to the invention compared with the treatment with the sole addition of sucrose.
  • Figure 3 shows a 70% increase in potential photosynthetic activity ( ⁇ g chlorophyll produced / seedling) after a treatment according to the invention compared to the treatment with the sole addition of sucrose.
  • Figure 4 shows a 100% improvement in the development of the main root (cm) of plantlets after a treatment according to the invention compared to treatment with the sole addition of sucrose.
  • FIG. 5 shows that the number of root primordia, and therefore of secondary roots, increases by about a factor 8 in the seedlings after a treatment according to the invention compared to treatment with the sole addition of sucrose.
  • the pericycle cells first undergo a series of anticlinal divisions, perpendicular to the axis of the root, as shown in Figure 6. These cells then undergo periclinal divisions. , parallel to the axis of the root, as shown in Figure 7 which increases the cell mass (see Figure 8).
  • the formed organ begins to take the form of a root and pierces the tissues that cover it to lengthen and form a functional root, as shown in Figure 9.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un procédé destiné à l'amélioration de la résistance d'une plante à au moins un type de stress. Selon l'invention, un tel procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape consistant à cultiver au moins une plante en présence d'au moins un glucide exogène soluble dans l'eau et assimilable par ladite plante et en présence d'au moins une molécule de la famille des polyamines ou d'une substance contenant ladite molécule de la famille des polyamines.

Description

Procédé d'amélioration de la résistance des végétaux au stress et produits correspondants.
1. Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine de la résistance des plantes aux stress environnementaux naturels, biotiques ou abiotiques, ou artificiels.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé d'amélioration de la croissance de la partie aérienne et des racines et/ou de l'activité photosynthétique des plantes susceptibles d'être soumises à de tels stress. Les différents stress concernés incluent, mais ne se limitent pas : (i) aux stress naturels abiotiques dus à la sécheresse, à la température, à la teneur en sels des sols, aux radiations ultraviolettes, à Phypoxie et/ou l'anoxie, à l'excès d'humidité, aux carences en nutriments minéraux ou organiques (ii) aux stress biotiques dus aux infections de pathogènes bactériens, viraux, parasitaires ou aux organismes nuisibles (insectes, nématodes...) (iii) aux stress générés par la pollution xénobiotique d'origine industrielle ou agricole.
L'invention trouvera notamment, mais non exclusivement, son application dans l'amélioration des procédés dits de phytoremédiation visant à décontaminer des sols pollués par divers types de polluants, atmosphériques ou non, organiques ou métaux lourds, consistant à cultiver sur les sols en question des plantes permettant de fixer ou de dégrader tout ou partie de ces polluants.
La production endogène d'espèces oxygénées réactives et instables, telles que l'ozone, (O3), l'anion superoxyde ((V), l'oxygène singulet, le peroxyde d'hydrogène (H2O2), le radical hydroxyl (OH"), l'oxydes d'azote (NO), et/ou le peroxynitrite (NO3 ), ... est un processus inéluctable de la vie en aérobiose. Le métabolisme cellulaire est protégé par divers systèmes de défenses faisant intervenir des molécules anti-oxydantes (acide ascorbique, tocophénol, gluthation, caraténoïdes...), des enzymes (superoxyde dismutase, catalase, peroxydases...), et/ou des oligo-éléments indispensables aux activités enzymatiques (cuivre, zinc, sélénium). Certaines de ces espèces réactives de l'oxygène sont reconnues comme des « médiateurs endogènes » de fonctions biologiques vitales des cellules végétales (croissance cellulaire, photosynthèse, apoptose...). Cependant, il résulte de tout dérèglement cellulaire conduisant à la production en excès de ces composés, un stress oxydatif endogène toxique entraînant des lésions irréversibles sur tous les types de macromolécules (protéines par dénaturation, lipides par peroxydation, acides nucléiques par cassures ou mutations, glucides par oxydation et autres molécules du chloroplaste) pouvant se révéler dommageable, voire fatal à la plante.
Le stress oxydatif est un phénomène aspécifique, résultat cellulaire de nombreux stress environnementaux externes à la cellule et non oxydatifs, tels que notamment le froid, la sécheresse, la salinité.
Le froid baisse la fluidité des membranes lipidiques ce qui entrave la mobilité de la plastoquinone ainsi que la réactivité des enzymes impliquées dans la phase obscure de la photosynthèse. Il en résulte une augmentation de la concentration endogène en espèces réactives oxygénées et un déséquilibre avec les systèmes de défenses antioxydants.
Augmenter la résistance au froid de certains végétaux permettrait de les cultiver à des latitudes septentrionales et de mieux nourrir certaines populations notamment en diversifiant leur nourriture.
La sécheresse induit la fermeture des stomates des plantes ce qui diminue la concentration en CO2 et donc le rendement photosynthétique. Les stress hydriques et osmotiques sont particulièrement étudiés du fait de leurs conséquences sur les plantes dotées d'une valeur agronomique. Ce sont des stress de plus en plus fréquents et dont l'importance augmente avec l'accroissement de la démographie mondiale. Ainsi, actuellement, seul 20% des millions de kilomètres carrés du globe sont cultivables et cette surface diminue signifïcativement chaque année du fait notamment du développement des cultures intensives, et du réchauffement climatique.
Augmenter la résistance des plantes aux stress environnementaux que sont la sécheresse et la salinité des sols pourrait donc permettre leur culture dans des régions du globe sujettes à d'éventuelles élévations des températures, et donc à un assèchement et à une salinisation des sols. Les effets du réchauffement climatique sur l'agriculture seraient ainsi largement réduits.
2. Art Antérieur
Les stratégies visant à améliorer la résistance des plantes aux stress fondées soit sur les techniques traditionnelles d'amélioration des plantes par croisement soit sur les techniques plus récentes de génie génétique présentent l'inconvénient d'être spécifiques de la plante et du stress. Elles posent par ailleurs des problèmes scientifiques difficiles et non encore élucidés dans leur intégralité.
Leur développement et leur mise en œuvre requièrent du temps, du personnel qualifié et sont donc très coûteux. Les essais en champ sont jusqu'ici peu nombreux surtout pour ceux concernant les essais sur les plantes transgéniques.
De plus, les techniques de génie génétique consistant notamment en l'insertion de gènes de bactéries ou de plantes modèles halophiles dans le génome de certaines espèces cultivées (tomates, riz, blé..) impliquent le recours aux OGMs dont l'acceptabilité sociétale n'est pas encore admise.
La présente invention non-spécifique du couple plante/stress présente donc les avantages d'être applicable à différentes plantes soumises à différents types de stress environnementaux. Elle fait intervenir des composés non toxiques pour l'environnement, biodégradables, aisément disponibles dans le commerce à faible coût et en grande quantité. Le procédé permet d'augmenter les mécanismes physiologiques de défenses aux stress environnementaux et est facile à mettre en œuvre à grande échelle et économiquement avantageux.
Notamment l'invention se révélera particulièrement utile pour la réhabilitation de sols contaminés par les pesticides inducteurs du stress oxydatif et inhibiteur de la photosynthèse, telles que notamment les triazines.
Les triazines sont des hétérocycles comportant trois atomes d'azotes et dont certains sont utilisés comme herbicides (atrazine, simazine et terbuthylazine), notamment dans les cultures de maïs. Ces composés représentent une source de pollution majeure à l'échelle du globe. A titre d'exemple, en France, bien que leur utilisation soit proscrite depuis le 30 juin 2003, et suite à des décennies d'utilisation, on retrouve ces produits et leurs produits de dégradation dans l'environnement (sols, cours d'eau, nappes phréatiques, réserves d'eau potable...) à des taux jusqu'à dix fois plus élevés que le seuil anciennement autorisé (0,1 mg/L). Sont particulièrement pollués certains sites de stockage, de production ou d'épandage accidentel des produits. Leur utilisation n'est pas proscrite partout puisque l'atrazine est encore massivement utilisé notamment aux Etats-Unis et dans les pays en voie de développement.
L'atrazine (2-chloro-4-éthylamino-6-isopropylamine-l,3,5-triazme) est une molécule qui inhibe la photosynthèse (plus précisément le photosystème II), c'est-à-dire la transformation de l'énergie lumineuse en énergie électrochimique, générant inévitablement un excès d'espèces activées de l'oxygène responsable de dommages cellulaires graves. De plus, l'atrazine se fixe sur la protéine Dl, protéine impliquée dans la photosynthèse, et de ce fait bloque cette dernière en affectant grièvement les fonctions essentielles de la plante. Certains mécanismes d'adaptation biologiques permettent aux plantes de se protéger des agressions causées par les triazines. Parmi eux, notons la résistance induite par la mutation génétique naturelle du gène psbA codant pour la protéine Dl. Cette mutation prévient la fixation de l'atrazine, et de ce fait, améliore la résistance de la plante aux polluants. La résistance à l'atrazine peut aussi résulter d'une adaptation biochimique de la plante. Ainsi le sorgho peut «s'immuniser » contre l'atrazine en luttant contre les radicaux libres par l'augmentation de son activité enzymatique liée aux Glutathion-S-transférases.
Par ailleurs, les plantes transgéniques incorporant un set de gènes bactériens codant pour la dégradation de l'atrazine peuvent croître en utilisant les polluants organiques comme source de carbone et d'énergie entraînant la décontamination du site.
En France, et dans certains autres pays d'Europe, le recours à la culture de ces plantes transgéniques en plein champ est particulièrement circonscrit du fait notamment du moratoire de fait sur les organismes génétiquement modifiés et de la réticence sociétale importante.
On connaît de nombreuses techniques permettant la décontamination et la réhabilitation des sols et sites pollués telles que l'excavation suivie du traitement hors site, le traitement thermique sur site, le lavage des sols, la volatilisation... Parallèlement à ces techniques physico-chimiques, les méthodes biologiques, plus douces, comme la phytoremédiation, se développent pour différents types de polluants, notamment métalliques et organiques. Ces techniques consistent à faire croître certaines plantes capables de résister et fixer dans leurs tissus les polluants à traiter. Ainsi, la technique décrite dans la demande de brevet WO2005/025769 consiste en l'amélioration de l'efficacité de la technique de phytoremédiation du fait de l'ajout de glucides aux plantes cultivées sur le site à décontaminer.
Il est par ailleurs connu que l'ajout de polyamines aux plantes améliorent aussi la résistance des plantes aux différents stress environnementaux naturels (choc thermique, stress osmotique, infections bactériennes..) ou liés à l'activité humaine (pollutions xénobiotiques).
Certains mécanismes physiologiques en jeu ont pu être élucidés tels que la stabilisation des acides nucléiques, l'induction de certaines synthèses d'acides nucléiques et de protéines, notamment au cours de la division cellulaire, la stabilisation des membranes cellulaires et l'augmentation de leur perméabilité à certaines substances.
En tout état de cause, ces procédés restent d'une efficacité sujette à optimisation notamment au regard des vitesses de dépollution des sites ou au regard des seuils résiduels de polluants restant sur le site après traitement. 3. Objectifs de l'invention
L'objectif de la présente invention est de proposer un procédé d'amélioration de la résistance au stress des plantes, efficace et simple à mettre en œuvre. Notamment, un des objectifs de la présente invention est de présenter un tel procédé permettant une efficacité accrue des procédés usuels de phytoremédiation.
L'invention a encore pour objectif d'aboutir à un procédé techniquement amélioré tout en restant économiquement intéressant. 4. Exposé de l'invention
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé destiné à l'amélioration de la résistance d'une plante à au moins un type de stress, ledit procédé est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape consistant à cultiver au moins une plante en présence d'au moins un glucide exogène so lubie dans l'eau et assimilable par ladite plante et d'au moins une molécule de la famille des polyamines ou d'une substance contenant ladite molécule de la famille des polyamines.
Le procédé selon l'invention pourra notamment être mis en œuvre pour améliorer la résistante des plantes à différents stress environnementaux qu'ils soient d'origine naturelle tels que le stress thermique, le stress hydrique, le stress osmotique, ou qu'ils soient issus de l'activité humaine tels que la présence d'un polluant de nature métallique ou organique.
Selon cette variante intéressante, le procédé de l'invention propose de façon originale de faire croître des plantes sur des sols, en présence d'au moins un glucide, et d'au moins une polyamine, stimulant ainsi la croissance des plantes tout en renforçant les mécanismes de résistances aux stress. Il est recommandé d'apporter ces activateurs plusieurs fois lors du traitement. Selon la nature de la plante sélectionnée et du stress rencontré, de nombreux glucides assimilables par la plante peuvent être utilisés, seuls ou en mélange, pour la mise en œuvre de l'invention. Pourront notamment être utilisés un mono-saccharide, un di- saccharide, un tri-saccharide, ou un mélange de ceux-ci, ou des résidus de l'industrie sucrière.
Selon une variante de l'invention et/ou le glucose et/ou le saccharose seront utilisés. Selon une variante préférée, le glucide sera du saccharose. De façon similaire, selon la nature de la plante sélectionnée et du stress rencontré, différentes polyamines peuvent être apportées à la plante.
Ainsi selon une variante de l'invention, la polyamine utilisée sera d'origine biologique et sera choisie dans le groupe incluant la putrescine, la spermidine, la spermine, la cadavérine ou par une composition incluant au moins un de ces composés et/ou sera choisie dans le groupe constitué par la diéthylène triamine, la triéthylène tétramine, la tétraéthylène pentamine, la tétrahydrofurfuryl aminé, ou une composition incluant au moins l'un de ses composés.
Selon une variante préférée entre toutes, la polyamine d'origine biologique sera la putrescine.
Les quantités en sucres et polyamines apportées à la plante varieront en fonction de nombreux facteurs liés entre autres à la nature du sol, aux conditions climatiques, à la nature de la plante, à la nature du stress.
A titre indicatif, on pourra utiliser un mélange comprenant un ratio molaire de 5 à 10 en glucide(s) et polyamine(s).
A titre indicatif, on utilisera une concentration en glucide comprise entre 10 à 90 millimolaire dans l'eau d'arrosage et une concentration en polyamine comprise entre 3 à 6 millimollaire dans l'eau d'arrosage.
Plusieurs moyens peuvent être mis en en œuvre pour réaliser l'invention. Selon un mode de réalisation, le glucide et la polyamine seront appliqués simultanément à la plante, par exemple, par enrobage des graines, ou sous forme liquide ou solide au cours de la croissance de la plante.
Selon un mode de réalisation, une composition active comprenant au moins un glucide et au moins une polyamine pourra être administrée directement aux racines et/ou aux feuillages des plantes.
L'invention concerne également tout produit pour la mise en œuvre d'un tel procédé incluant un mélange d'au moins un glucide exogène et d'au moins une polyamine.
Selon une variante de l'invention, le produit actif contiendra un glucide choisi dans le groupe constitué par un mono-saccharide, un disaccharide, un tri- saccharide, notamment du glucose ou du saccharose, ou une composition incluant au moins l'un de ces composés et une polyamine choisie dans le groupe constitué par la putrescine, la spermidine, la spermine, la cadavérine, la diéthylène triamine, la triéthylène tétramine, la tétraéthylène pentamine, la tétrahydrofurfuryl aminé, ou une composition incluant au moins l'un de ces composés.
Selon une variante préférentielle, le produit actif consiste en un mélange de saccharose et de putrescine.
Selon une variante préférée, le produit consistera en un mélange aqueux ou solide d'un ratio molaire de 5 à 10 en (glucides)/(polyamines). Selon une variante intéressante de l'invention, ledit produit constitue un produit d'enrobage pour graines.
Selon une autre variante, ledit produit constitue un produit à diluer dans un liquide d'arrosage des plantes.
6. Liste des figures L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle rprésente, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins selon lesquels :
- la figure 1 montre des photographies de plantules cultivées en présence d'atrazine (1 μM), sans aucun additif, en présence de 3% de saccharose et, selon la présente invention en présence de 3% de saccharose et de 3 à 6 mM de putrescine) ;
- la figure 2 montre comparativement l'effet du traitement simple au saccharose et l'effet de l'invention sur le développement de la biomasse (% poids frais) ;
- la figure 3 décrit comparativement l'effet du traitement simple au saccharose et l'effet de l'invention sur l'activité photosynthétique (μg de chlorophylle produite / plantule) ;
- la figure 4 illustre comparativement l'effet du traitement simple au saccharose et l'effet de l'invention sur le développement de la racine principale (cm) ;
- la figure 5 quantifie comparativement l'effet du traitement simple au saccharose et l'effet de l'invention sur le développement des primordiums racinaires de la plante ; - les figures 6 à 9 sont des photographies montrant différentes phases du processus cellulaire de mise en place d'un primordium racinaire, à l'origine du système racinaire secondaire. 7. Description d'un mode de réalisation de l'invention
Les inventeurs ont mené à bien des expériences mettant en évidence que l'addition de polyamines et de glucides exogènes solubles dans l'eau au milieu de culture de la plante Arabidopsis thaliana permettait de conférer à celle-ci une tolérance accrue à l'atrazine même à des concentrations élevées. Dans ce cadre, un mélange de saccharose et de putrescine ont été testés.
Des graines de l'arabette des dames {Arabidopsis thaliana, écotype Wassilewskija) ont été stérilisées, rincées à l'éthanol absolu, séchées pendant une nuit puis cultivées dans des boîtes de Pétri sur un milieu de culture
Murashige and Skoog (ajusté à un pH de 5,7) gélose (0,8%), en présence d'atrazine à raison d'une concentration molaire de 1 μM.
Pour un premier témoin, ni glucide, ni polyamine n'ont été ajoutés au milieu de culture.
Pour un second témoin, seul du saccharose, à raison de 3% ce qui correspond à une concentration de 87 millimolaire, a été ajouté à celui-ci.
Enfin, pour un test selon la présente invention, du saccharose, à raison de
3 % et de la putrescine, à raison de 3 à 6 mM, ont été ajoutés au milieu de culture. Les boîtes de Pétri ont été stockées pendant 48 h à 40C puis transférées à 22°C sous une photopériode de 16 heures par jour à 4500 lux. Les paramètres caractérisant la croissance des plantes ont été répertoriés après 15 jours d'incubation : la biomasse (% poids frais) et la chlorophylle (μg/plantule) produites ont été déterminées; le développement de la racines principale (cm) et du système racinaire secondaire (primordiums / plantules) ont été enregistrés. Comme on peut le voir sur la partie droite de la figure 1, en présence 1 μM d'atrazine, les plantules sont incapables de développer l'appareil photosynthétique, leur développement s'arrête après l'imbibition de la graine et le démarrage de la germination stricto sensu. La présence d'un substrat d'un sucre (saccharose) permet de lever l'effet inhibiteur de l'atrazine, comme le démontre la taille des plantules sur la partie gauche de cette même figure.
Enfin, l'utilisation, selon la présente invention, de saccharose et de putrescine stimule de manière spectaculaire la résistance et la remédiation de l'atrazine, comme l'indique la taille des plantules au milieu de la figure 1.
La figure 1, qui compare le développement racinaire des plantules cultivées selon l'invention et selon les deux témoins, montre une stimulation de ce système racinaire améliorée de 75% par le traitement proposé par la présente invention (3% de saccharose et 2 à 6 mM de putrescine), par rapport au traitement consistant à apporter simplement 3% de saccharose au milieu de culture.
La figure 2 montre quant à elle, une augmentation de 75 % du développement de la biomasse (% poids frais) après un traitement selon l'invention par rapport au traitement avec le seul ajout du saccharose. La figure 3 montre quant à elle une augmentation de 70 % de l'activité photosynthétique potentielle (μg de chlorophylle produite / plantule) après un traitement selon l'invention par rapport au traitement avec le seul ajout du saccharose.
La figure 4 montre quant à elle une amélioration de 100 % du développement de la racine principale (cm) des plantules après un traitement selon l'invention par rapport au traitement avec le seul ajout du saccharose.
La figure 5 montre quant à elle que le nombre des primordiums racinaires, et donc de racines secondaires, augmente d'un facteur 8 environ chez les plantules après un traitement selon l'invention par rapport au traitement avec le seul ajout du saccharose. Selon le processus de mise en place d'un primordium racinaire, les cellules du péricycle subissent d'abord une série de divisions anticlinales, perpendiculaires à l'axe de la racine, comme indiqué sur la figure 6. Ces cellules subissent ensuite des divisions périclinales, parallèle à l'axe de la racine, comme indiqué sur la figure 7 ce qui permet d'augmenter la masse cellulaire (voir figure 8). Enfin, l'organe formé commence à prendre la forme d'une racine et perce les tissus qui le couvrent pour s'allonger et former une racine fonctionnelle, comme indiqué sur la figure 9.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé destiné à l'amélioration de la résistance d'une plante à au moins un type de stress environnemental, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape consistant à cultiver au moins une plante en présence d'au moins un glucide exogène soluble dans l'eau et assimilable par ladite plante et en présence d'au moins une molécule de la famille des polyamines ou d'une substance contenant ladite molécule de la famille des polyamines en quantité suffisante pour induire ladite résistance.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit stress est dans le groupe constitué par les stress abiotiques, les stress biotiques, le stress thermique, le stress hydrique, une carence en nutriment, le stress osmotique, le stress chimique généré par un polluant métallique ou organique dans le sol sur lequel est cultivé la plante.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit stress environnemental induit un stress oxy datif et/ou inhibe la photosynthèse.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit stress environnemental est un herbicide.
5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit polluant est une triazine.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite polyamine exogène soluble dans l'eau est d'origine biologique.
7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite polyamine d'origine biologique est choisie dans le groupe constitué de la putrescine, la spermidine, la spermine, la cadavérine ou par une composition incluant au moins un de ces composés.
8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que ladite polyamine exogène d'origine biologique est la putrescine.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite polyamine exogène soluble dans l'eau est choisie dans le groupe constitué par la diéthylène triamine, la triéthylène tétramine, la tétraéthylène pentamine, la tétrahydrofurfuryl aminé, ou une composition incluant au moins l'un de ses composés.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ledit glucide exogène soluble dans l'eau est un mono-saccharide, un disaccharide, ou un tri-saccharide.
11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que ledit glucide exogène soluble dans l'eau est du glucose ou du saccharose.
12. Procédé selon l'une des quelconques revendications 1 à 11 caractérisé en ce que ledit glucide et ladite polyamine sont apportés à ladite plante selon un ratio molaire (glucide)/(polyamine) de 5 à 10.
13. Procédé selon l'une des quelconques revendications 1 à 12 caractérisé en ce que ledit glucide est utilisé à raison d'une concentration dans l'eau d'arrosage comprise entre 10 à 90 mM.
14. Procédé selon l'une des quelconques revendications 1 à 13 caractérisé en ce que ladite polyamine est utilisée à raison d'une concentration dans l'eau d'arrosage comprise entre 0,5 à 6 mM.
15. Procédé selon l'une des quelconques revendications 1 à 14 caractérisé en ce que ledit glucide et ladite polyamine sont appliqués à la dite plante simultanément.
16. Produit destiné à la mise en œuvre du procédé de l'une des quelconques revendications 1 à 15 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un mélange d'au moins un glucide exogène et d'au moins une polyamine.
17. Produit selon la revendication 16 caractérisé en ce que ledit glucide est choisi dans le groupe constitué par un mono-saccharide, un disaccharide, un tri- saccharide ou une composition incluant au moins l'un de ces composés et ladite polyamine est choisie dans le groupe constitué par la spermidine, la spermine, la cadavérine, la putrescine, la diéthylène triamine, la triéthylene tétramine, la tétraéthylène pentamine, la tétrahydrofurfuryl aminé, ou une composition incluant au moins l'un de ces composés
18. Produit selon la revendication 17 caractérisé en ce que ledit mélange comprend du saccharose et de la putrescine.
19. Produit selon l'un des quelconques revendications 16 à 20 caractérisé en ce que le mélange consiste en un mélange aqueux dudit glucide et de ladite polyamine selon un ratio molaire (glucide)/(polyamine) de 5 à 10.
20. Produit selon l'une quelconque des revendications 16 à 19 caractérisé en ce qu'il constitue un produit d'enrobage pour graines.
21. Produit selon l'une quelconque des revendications 16 à 19 caractérisé en ce qu'il constitue un produit à diluer dans un liquide d'arrosage des plantes.
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