The potential role of a PGPR-produced bacteriocin for sustainable agriculture: assessment of Thuricin 17 efficacy on canola production

Le canola (Brassica. napus), l'une des principales cultures oléagineuses, est largement cultivé dans le monde entier. Cependant, la productivité des cultures de canola a diminué dans des conditions stressantes dues au changement climatique. Il est donc essentiel de développer des stratégies durables pour aider les plantes à faire face aux facteurs de stress environnementaux. Les micro-organismes favorisant la croissance des plantes (PGPMs) et les composés spécifiques qu'ils produisent pourraient avoir la capacité d'atténuer les effets néfastes des conditions de stress sur les plantes. Un exemple dans ce contexte est la Thuricine 17 (Th17), une bactériocine produite par Bacillus thuringiensis NEB17 (Bt NEB17), une rhizobactérie favorisant la croissance des plantes.Alors que les bactériocines sont largement utilisées dans la conservation des aliments, leur potentiel en agriculture a reçu peu d’attention. Par conséquent, nous avons examiné l’efficacité du Th17 en tant qu’un biostimulant végétal sous une gamme de conditions stressantes, à la fois dans des environnements contrôlés et sous des conditions agricoles sur le terrain.Premièrement, nous avons étudié l'effet de trois concentrations de Th17, dont 10⁻⁷, 10⁻⁹ et 10⁻¹¹ M, sur la germination et la croissance végétative du canola sous des températures stressantes (chapitre 3). La Thuricine 17 à 10⁻⁹ M a significativement amélioré le taux de germination des graines de canola, l'indice de vigueur des graines, la longueur des radicaux et des pousses et le poids frais des semis sous un stress à basse température, et ce traitement a réduit le temps de germination par rapport à 10⁻⁷ et 10⁻¹¹ M, et aux témoins. Au cours de la croissance végétative, le traitement des semences et l'arrosage des racines avec des concentrations de 10⁻⁹ et 10⁻¹¹ M ont eu un effet stimulant sur la hauteur, la surface foliaire et l'accumulation de biomasse sous dans des conditions de stress ce qui pourrait être associé à des modifications de la structure du système racinaire et du taux de photosynthèse. Aucun effet significatif n’a été observé sous des conditions optimales.Dans une autre étude en environnement contrôlé (chapitre 4), les impacts de 10⁻⁹ et 10⁻¹¹ M Th17, soit sous forme du traitement des semences plus trempage des racines ou de la pulvérisation foliaire, ont été évalués sous déficit hydrique induit par le PEG, par la chaleur et par la combinaison de la chaleur et de la sécheresse. Le niveau 10⁻⁹ M a stimulé la croissance sous des stress individuels tandis que 10⁻¹¹ M semblaient plus efficaces une fois que la chaleur et la sécheresse se produisaient simultanément. La longueur totale des racines, le volume total des racines et la surface des racines ont été améliorés en traitant les graines avec 10⁻⁹ M de Th17, suivi d'un arrosage des racines sous des conditions de sécheresse. En revanche, la pulvérisation foliaire aux deux taux a augmenté les niveaux d’enzymes antioxydants. De plus, des augmentations du taux de photosynthèse ont été signalées chez les plantes pulvérisées qui présentaient également des teneurs plus élevées en superoxyde dismutase (SOD), peroxydase (POD) et catalase (CAT).Comme l'objectif principal de ce projet était de déterminer si Th17 pourrait améliorer les rendements du canola (chapitre 5), une étude au champ de deux ans (2020 et 2021) sur deux types de sol (terreau d'argile et terreau sableux) avec deux dates de semis a été menée à sud du Québec, Canada. Des concentrations de 10⁻⁹ et 10⁻¹¹ M ont été appliquées soit comme un traitement des semences, soit comme une application foliaire. En raison des conditions environnementales spécifiques, il y avait des variations dans les périodes de semis, les cycles ph énologiques des plantes et les points d'échantillonnage, ce qui a conduit à une incohérence dans les ensembles de données et dans les réponses Th17 au cours des deux années d'essais sur le champ. La dose de 10⁻¹¹ M a entraîné de meilleurs rendements en graines ; cependant, les réponses aux méthodes d'application du Th17 variaient selon les sites de terrain spécifiques. La pulvérisation foliaire de 10⁻¹¹ M Th17 a augmenté les rendements de 26 % sur terreau d'argile et de 21 % sur terreau sableux par rapport aux témoins aux premières dates de semis en 2020. Inversement, des résultats significatifs ont été observés dans des parcelles semées avec les graines traitées avec 10⁻¹¹ M en 2021 ; les rendements étaient 24 % plus élevés que pour les témoins sur un sol de terreau argileux lors du premier semis et 23 % de plus sur un sol de terreau sableux lors du deuxième semis en 2021. Aucun effet Th17 n'a été observé sur la teneur en huile ou en protéines des graines de canola dans tous les sites de champ, mais les parcelles traitées avec des rendements en graines plus élevés ont montré des rendements accrus en huile et en protéines. Dans l'ensemble, ce projet a déterminé que le Th17 a le potentiel d'être commercialisé comme stimulateur de croissance des plantes, en particulier pour la production de canola sous des conditions stressantes. Les niveaux de Th17 10⁻⁹ et 10⁻¹¹ M sont les concentrations les plus efficaces, bien que des résultats plus prometteurs résultent généralement d'un traitement 10⁻¹¹ M dans des conditions plus stressantes, comme sur les champs agricoles. Concernant les méthodes d'application, le traitement des semences et le traitement foliaire pourraient être recommandés aux producteurs de canola

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