Réveiller les plantes dormantes avec des plasmas
Les cultures commerciales comme les raisins, les pêches, les baies et les bulbes de fleurs se mettent en sommeil en hiver avant de reprendre leur croissance, leur floraison et leur fructification pendant les mois les plus chauds.
Une préoccupation essentielle pour les agriculteurs est d’avoir une croissance correcte et synchronisée des arbres. Le problème, avec des climats hivernaux plus doux, est que les plantes ne sont pas suffisamment refroidies et que la reprise de la croissance s’étale, certains bourgeons ne poussant même pas.
Lorsque les vergers d’arbres dormants commencent à pousser à peu près au même moment, il est généralement plus facile de prendre soin des arbres et de les récolter, et cela est moins onéreux.
Un groupe de scientifiques de l'Université Jazan d'Arabie Saoudite a découvert un nouveau moyen efficace de contrôler la dormance des raisins et d'autres plantes à fruits en utilisant des plasmas de pointe pour les réveiller de leur hivernage.
Ces travaux pourraient aider à étendre la culture des fruits et des plantes ornementales des climats tempérés aux régions du monde où les hivers sont plus doux, notamment le sud des États-Unis, le Mexique, le Brésil, l’Asie du Sud, le Sud-Est et le Moyen-Orient.
Le travail a été effectué par une équipe de scientifiques dont Habib Khemira, un horticulteur; Zaka-ul-Islam Mujahid, physicien spécialiste des plasmas; et Taieb Tounekti, un physiologiste des plantes.
"Les méthodes artificielles de libération de la dormance devraient devenir plus importantes dans un proche avenir en raison du réchauffement de la planète" rapporte Mujahid.
Bien que la méthode ait fonctionné en laboratoire, elle doit encore être testée sur le terrain et se révéler commercialement et économiquement viable pour bénéficier à la production alimentaire à l'échelle industrielle.
A mesure que le froid de l’hiver s’avance vers les vergers isolés, les cultures ressentent les nuits plus longues et les jours plus frais et s’adaptent en se mettant en dormance. Dès l'automne, elles perdent leurs feuilles, ralentissent leur activité métabolique et entrent dans un état "somnolent" dans lequel elles resteront pendant les mois froids
Elles sentent le froid, surveillent les journées glaciales au cœur de l'hiver et quand suffisamment de journées froides se produisent, les plantes réagissent en augmentant leurs processus métaboliques, ce qui conduit à la croissance des pousses et des bourgeons lorsque les beaux jours du printemps arrivent.
Toutefois, lorsque ces plantes sont cultivées dans des régions où l’hiver est doux ou que le climat se réchauffe, il se peut qu’elles ne reçoivent pas suffisamment de froid pour libérer leurs bourgeons à temps. Parfois, avec des conditions météorologiques déréglées, vous trouverez des fleurs, des fruits et des boutons dormants sur le même arbre en même temps.
Sur un verger entier, cela peut provoquer une maturation asynchrone, ce qui est un résultat indésirable pour les agriculteurs car cela complique des opérations telles que la lutte antiparasitaire, augmente les coûts de main-d'œuvre et diminue le rendement.
L’un des défis de l’agriculture moderne consiste à trouver les moyens de faire pousser un maximum de bourgeons sur les plantes pour qu’elles poussent, tout en produisant des fleurs et des fruits.
Cela équivaudrait à une plus grande surface foliaire pour nourrir le fruit en croissance et à une récolte plus grande qui sera prête à être cueillie en une seule fois.
L'équipe saoudienne a trouvé un nouveau moyen de sortir les plantes de la dormance en les soumettant à des plasmas, des gaz spéciaux, chauds et ionisés, parfois qualifiés de quatrième état de la matière, à côté des solides, des liquides et des gaz ordinaires.
On peut trouver des plasmas dans les éclairs, les noyaux stellaires, les aurores célestes et les anciennes enseignes au néon. Les scientifiques utilisent les plasmas pour tout, de l’alimentation aux réacteurs à fusion, en passant par la stérilisation des implants médicaux.
L'équipe les a ainsi utilisé pour traiter les vignes en dormance.
Elle a découvert que l'exposition plasmatique provoquait un stress oxydatif au sein de la plante, les mêmes signaux induits par le froid dans les cellules des plantes dormantes auxquelles les bourgeons réagissaient au réveil. En traitant les boutons de raisin avec les plasmas, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient libérer la plante de sa dormance, de façon plus rapide que la météo et plus sûre que les méthodes artificielles existantes, qui reposent sur la pulvérisation de produits chimiques sur les cultures.
Mujahid a dit que son travail avait débuté après une discussion informelle avec son collègue Khemira, chercheur au Center for Environmental Research and Studies de l'Université Jazan.
Khemira décrivait ses travaux sur le stress oxydatif dans les bourgeons de raisin et découvrit que personne n'avait jamais essayé d'utiliser des plasmas pour provoquer un stress oxydatif et les libérer de la dormance. Ils ont rapidement testé l'approche et cela a fonctionné.
Taieb a analysé les échantillons et a découvert qu'en réalité, le traitement au plasma provoquait un stress oxydatif similaire à celui du froid naturel et de l'hydrogène cyanamide. "Certains des résultats de notre première expérience réussie ont été phénoménaux, et nous ne pouvions pas croire que c'était vrai," ajoute Mujahid.
Même quelques minutes seulement de traitement au plasma sur les bourgeons qui n’ont jamais vu le temps froid ont permis aux plantes d’obtenir un débourrement similaire, voire meilleur, que les plantes témoins ayant subi des conditions de froid optimales (60 jours d'exposition à des températures d'environ 5 degrés Celsius).
Généralement, les producteurs remédient au problème du manque de froid en pulvérisant sur les arbres des produits chimiques tels que le cyanamide d'hydrogène. Le problème est que l'hydrogène cyanamide ou d'autres produits chimiques ne sont efficaces que si la plante garantit une part importante de ses besoins en froid du froid naturel. En outre, l'hydrogène cyanamide est également toxique pour l'homme, la faune et la flore. C'est pourquoi ce produit chimique a été interdit dans plusieurs pays.
La nouvelle approche plus écologique, consistant à utiliser des plasmas pour traiter les boutons dormants, prend son envol, cela dépendra de plusieurs facteurs, notamment de l'efficacité du traitement sur le terrain et des résultats obtenus en laboratoire.
Cela doit être testé sur des cultures autres que le raisin et le coût de l'équipement doit également être pris en compte. "Il reste encore beaucoup de travail pour tester l'efficacité et la faisabilité" rapporte Mujahid.
"Nous sommes en train de définir les paramètres adéquats pour le transférer sur le terrain, mais il pourrait être utilisé d'ici quelques années seulement." ajoute Khemira.
Khemira a déclaré que si les aspects pratiques étaient définis et que la nouvelle approche s'avérait effectivement rentable, elle révolutionnerait la manière dont nous cultivons de nombreuses cultures.
Les chercheurs ont demandé un brevet pour la méthode et le système de distribution.
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Fin février, une vigne montre les premiers signes de production; le petit bourgeon deviendra une grappe au début de l'été. Photo Jaime Tankersley/NRCS Texas
Une préoccupation essentielle pour les agriculteurs est d’avoir une croissance correcte et synchronisée des arbres. Le problème, avec des climats hivernaux plus doux, est que les plantes ne sont pas suffisamment refroidies et que la reprise de la croissance s’étale, certains bourgeons ne poussant même pas.
Lorsque les vergers d’arbres dormants commencent à pousser à peu près au même moment, il est généralement plus facile de prendre soin des arbres et de les récolter, et cela est moins onéreux.
Un groupe de scientifiques de l'Université Jazan d'Arabie Saoudite a découvert un nouveau moyen efficace de contrôler la dormance des raisins et d'autres plantes à fruits en utilisant des plasmas de pointe pour les réveiller de leur hivernage.
Ces travaux pourraient aider à étendre la culture des fruits et des plantes ornementales des climats tempérés aux régions du monde où les hivers sont plus doux, notamment le sud des États-Unis, le Mexique, le Brésil, l’Asie du Sud, le Sud-Est et le Moyen-Orient.
Cela pourrait également atténuer les problèmes posés par la hausse des températures due au réchauffement de la planète dans certaines parties du monde.
Le travail a été effectué par une équipe de scientifiques dont Habib Khemira, un horticulteur; Zaka-ul-Islam Mujahid, physicien spécialiste des plasmas; et Taieb Tounekti, un physiologiste des plantes.
"Les méthodes artificielles de libération de la dormance devraient devenir plus importantes dans un proche avenir en raison du réchauffement de la planète" rapporte Mujahid.
Bien que la méthode ait fonctionné en laboratoire, elle doit encore être testée sur le terrain et se révéler commercialement et économiquement viable pour bénéficier à la production alimentaire à l'échelle industrielle.
A mesure que le froid de l’hiver s’avance vers les vergers isolés, les cultures ressentent les nuits plus longues et les jours plus frais et s’adaptent en se mettant en dormance. Dès l'automne, elles perdent leurs feuilles, ralentissent leur activité métabolique et entrent dans un état "somnolent" dans lequel elles resteront pendant les mois froids
Les plantes sont libérées de leur sommeil par le froid de l’hiver lui-même.
Elles sentent le froid, surveillent les journées glaciales au cœur de l'hiver et quand suffisamment de journées froides se produisent, les plantes réagissent en augmentant leurs processus métaboliques, ce qui conduit à la croissance des pousses et des bourgeons lorsque les beaux jours du printemps arrivent.
Toutefois, lorsque ces plantes sont cultivées dans des régions où l’hiver est doux ou que le climat se réchauffe, il se peut qu’elles ne reçoivent pas suffisamment de froid pour libérer leurs bourgeons à temps. Parfois, avec des conditions météorologiques déréglées, vous trouverez des fleurs, des fruits et des boutons dormants sur le même arbre en même temps.
Sur un verger entier, cela peut provoquer une maturation asynchrone, ce qui est un résultat indésirable pour les agriculteurs car cela complique des opérations telles que la lutte antiparasitaire, augmente les coûts de main-d'œuvre et diminue le rendement.
L’un des défis de l’agriculture moderne consiste à trouver les moyens de faire pousser un maximum de bourgeons sur les plantes pour qu’elles poussent, tout en produisant des fleurs et des fruits.
Cela équivaudrait à une plus grande surface foliaire pour nourrir le fruit en croissance et à une récolte plus grande qui sera prête à être cueillie en une seule fois.
Une nouvelle solution suite à une discussion informelle
L'équipe saoudienne a trouvé un nouveau moyen de sortir les plantes de la dormance en les soumettant à des plasmas, des gaz spéciaux, chauds et ionisés, parfois qualifiés de quatrième état de la matière, à côté des solides, des liquides et des gaz ordinaires.
On peut trouver des plasmas dans les éclairs, les noyaux stellaires, les aurores célestes et les anciennes enseignes au néon. Les scientifiques utilisent les plasmas pour tout, de l’alimentation aux réacteurs à fusion, en passant par la stérilisation des implants médicaux.
L'équipe les a ainsi utilisé pour traiter les vignes en dormance.
Elle a découvert que l'exposition plasmatique provoquait un stress oxydatif au sein de la plante, les mêmes signaux induits par le froid dans les cellules des plantes dormantes auxquelles les bourgeons réagissaient au réveil. En traitant les boutons de raisin avec les plasmas, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient libérer la plante de sa dormance, de façon plus rapide que la météo et plus sûre que les méthodes artificielles existantes, qui reposent sur la pulvérisation de produits chimiques sur les cultures.
Mujahid a dit que son travail avait débuté après une discussion informelle avec son collègue Khemira, chercheur au Center for Environmental Research and Studies de l'Université Jazan.
Khemira décrivait ses travaux sur le stress oxydatif dans les bourgeons de raisin et découvrit que personne n'avait jamais essayé d'utiliser des plasmas pour provoquer un stress oxydatif et les libérer de la dormance. Ils ont rapidement testé l'approche et cela a fonctionné.
Taieb a analysé les échantillons et a découvert qu'en réalité, le traitement au plasma provoquait un stress oxydatif similaire à celui du froid naturel et de l'hydrogène cyanamide. "Certains des résultats de notre première expérience réussie ont été phénoménaux, et nous ne pouvions pas croire que c'était vrai," ajoute Mujahid.
Même quelques minutes seulement de traitement au plasma sur les bourgeons qui n’ont jamais vu le temps froid ont permis aux plantes d’obtenir un débourrement similaire, voire meilleur, que les plantes témoins ayant subi des conditions de froid optimales (60 jours d'exposition à des températures d'environ 5 degrés Celsius).
Ils ont testé l'approche sur différentes variétés de raisins provenant de différentes régions, et ils ont découvert que cela a fonctionné de manière aussi efficace sur chacune d'entre elles.
Généralement, les producteurs remédient au problème du manque de froid en pulvérisant sur les arbres des produits chimiques tels que le cyanamide d'hydrogène. Le problème est que l'hydrogène cyanamide ou d'autres produits chimiques ne sont efficaces que si la plante garantit une part importante de ses besoins en froid du froid naturel. En outre, l'hydrogène cyanamide est également toxique pour l'homme, la faune et la flore. C'est pourquoi ce produit chimique a été interdit dans plusieurs pays.
La nouvelle approche plus écologique, consistant à utiliser des plasmas pour traiter les boutons dormants, prend son envol, cela dépendra de plusieurs facteurs, notamment de l'efficacité du traitement sur le terrain et des résultats obtenus en laboratoire.
Cela doit être testé sur des cultures autres que le raisin et le coût de l'équipement doit également être pris en compte. "Il reste encore beaucoup de travail pour tester l'efficacité et la faisabilité" rapporte Mujahid.
"Nous sommes en train de définir les paramètres adéquats pour le transférer sur le terrain, mais il pourrait être utilisé d'ici quelques années seulement." ajoute Khemira.
Khemira a déclaré que si les aspects pratiques étaient définis et que la nouvelle approche s'avérait effectivement rentable, elle révolutionnerait la manière dont nous cultivons de nombreuses cultures.
Les chercheurs ont demandé un brevet pour la méthode et le système de distribution.
Source:
- Eurekalert: "Waking sleeping plants with plasmas"
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