Nanoparticles d'argent biogéniques à base de Pseudomonas fluorescens : une solution écologique pour la maladie des taches foliaires brunes du riz
Contexte académique
Le riz (Oryza sativa L.) est une culture céréalière importante à l’échelle mondiale, fournissant une source majeure de calories pour environ un cinquième de la population mondiale. Cependant, la production de riz est confrontée à divers stress biotiques et abiotiques, entraînant une baisse des rendements. Parmi ceux-ci, la maladie des taches brunes du riz (brown leaf spot disease), causée par le pathogène fongique Cochliobolus miyabeanus, est une maladie largement répandue qui affecte gravement le rendement et la qualité du riz. Les pesticides chimiques traditionnels sont non seulement peu efficaces, mais peuvent également nuire à l’environnement. Par conséquent, le développement de stratégies de lutte contre les maladies respectueuses de l’environnement et durables est devenu une priorité. La nanobiotechnologie, en particulier l’utilisation de nanoparticules d’argent (AgNPs), en raison de leur activité antimicrobienne et antifongique élevée, est devenue un domaine de recherche clé. Cette étude utilise une méthode de synthèse verte médiée par Pseudomonas fluorescens pour produire des AgNPs et évaluer leur efficacité dans la lutte contre la maladie des taches brunes du riz.
Source de l’article
Cette recherche a été menée par une équipe scientifique pluridisciplinaire provenant de plusieurs institutions, notamment The American College en Inde, le SRM Institute of Science and Technology, le Sree Balaji Medical College and Hospital, l’University of Doha for Science and Technology au Qatar, la King Khalid University en Arabie Saoudite, et l’Universiti Malaysia Perlis en Malaisie. L’article a été publié en 2025 dans la revue Bionanoscience, sous le titre “Pseudomonas fluorescens–Based Biogenic Silver Nanoparticles: A Green Solution for Brown Leaf Spot Disease in Rice”.
Processus et résultats de la recherche
1. Isolation et identification de Pseudomonas fluorescens
L’équipe de recherche a isolé 52 échantillons bactériens provenant du sol rhizosphérique de riz dans la région de Madurai en Inde, et a sélectionné des souches fluorescentes à l’aide du milieu King’s B. Ces souches ont été identifiées comme des bactéries à Gram négatif par coloration de Gram et test à la catalase, et ont été confirmées comme Pseudomonas fluorescens par des tests standards. Parmi celles-ci, la souche PF-3 a montré l’activité antagoniste la plus forte et a été choisie pour les expériences ultérieures.
2. Isolation et identification du pathogène responsable des taches brunes du riz
Cochliobolus miyabeanus a été isolé à partir de feuilles de riz infectées et identifié par ses caractéristiques morphologiques et culturales. Le pathogène a formé des colonies gris-noir sur un milieu PDA et a montré une croissance optimale à 27-30°C. Grâce à un test d’antagonisme en double boîte, 26 souches de Pseudomonas fluorescens inhibant le pathogène des taches brunes ont été sélectionnées, avec la souche PF-3 montrant l’effet inhibiteur le plus marqué, avec une zone d’inhibition de 1,5 cm de rayon.
3. Biosynthèse et caractérisation des nanoparticules d’argent
Des AgNPs ont été synthétisées avec succès en utilisant le surnageant de culture sans cellules de la souche PF-3 et une solution de nitrate d’argent à 1 mM. Le changement de couleur de la solution, passant du jaune clair au brun foncé, a indiqué la formation des AgNPs. Une analyse par spectroscopie UV-visible a révélé un pic d’absorption distinct à 420 nm pour les AgNPs. L’analyse par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) a montré la présence de biomolécules telles que des protéines et des polysaccharides à la surface des AgNPs, jouant un rôle clé dans leur stabilité et leur fonction. Une analyse par microscopie électronique à balayage (SEM) et spectroscopie à dispersion d’énergie des rayons X (EDX) a confirmé la morphologie sphérique des AgNPs et la distribution homogène de l’argent, avec des tailles de particules comprises entre 5 et 50 nm.
4. Évaluation de l’activité antifongique des AgNPs
L’observation au microscope a révélé que les AgNPs provoquaient des dommages significatifs à la structure des hyphes de Cochliobolus miyabeanus, entraînant un gonflement, une rupture et une déformation morphologique des extrémités des hyphes. Ces changements morphologiques indiquent que les AgNPs perturbent l’intégrité cellulaire fongique, inhibant ainsi sa croissance et sa reproduction. L’étude a également montré que les AgNPs agissent en perturbant la membrane cellulaire, en inhibant la respiration et le système de transfert d’électrons, ce qui explique leur activité antifongique.
Conclusions et implications de la recherche
Cette étude a réussi à synthétiser des AgNPs par une méthode verte médiée par Pseudomonas fluorescens et a démontré leur efficacité dans la lutte contre la maladie des taches brunes du riz. Les AgNPs, en perturbant la structure cellulaire et les fonctions métaboliques des champignons, ont montré une activité antifongique significative. Cette recherche offre de nouvelles perspectives pour le développement de stratégies de lutte contre les maladies agricoles respectueuses de l’environnement et durables, avec une valeur scientifique et pratique importante.
Points forts de la recherche
- Méthode de synthèse verte : L’utilisation de Pseudomonas fluorescens pour la synthèse des AgNPs évite les réactifs toxiques utilisés dans les méthodes chimiques, offrant un avantage écologique.
- Activité antifongique élevée : Les AgNPs ont montré un effet inhibiteur significatif sur Cochliobolus miyabeanus, offrant une nouvelle solution pour la lutte contre les taches brunes du riz.
- Approche multidisciplinaire : La recherche combine des méthodes issues de la microbiologie, de la nanotechnologie et de la phytopathologie, démontrant le potentiel des approches interdisciplinaires dans la lutte contre les maladies agricoles.
Autres informations utiles
L’équipe de recherche a également exploré les applications potentielles des AgNPs dans l’agriculture, telles que leur effet inhibiteur sur d’autres champignons pathogènes des plantes, ainsi que leur rôle dans l’amélioration de la résistance des cultures aux maladies. Les recherches futures se concentreront sur l’efficacité pratique des AgNPs dans des essais sur le terrain, ainsi que sur leurs impacts potentiels sur l’environnement et la santé humaine.
Grâce à cette étude, l’équipe de recherche a fourni une solution efficace et écologique pour la lutte contre la maladie des taches brunes du riz, contribuant de manière significative au développement d’une agriculture durable.