Reconstruire les « systèmes immunitaires » des cultures face au changement climatique - Les dernières recherches de l'équipe du professeur Duan de l'Université agricole de Nanjing remportent le prix Bioland SCI Paper Award !

Face à l'intensification du changement climatique et à l'augmentation continue des concentrations de CO₂ atmosphérique, la production agricole est confrontée à des défis sans précédent. L'environnement de croissance des cultures, les schémas d'apparition des ravageurs et les interactions entre les cultures et les insectes subissent de profondes transformations. Dans ce contexte, le renforcement des capacités de défense des cultures et la mise en place d'un système de lutte antiparasitaire et phytosanitaire écologique et durable constituent un axe de recherche majeur en protection des plantes.

Récemment, l'équipe du professeur Duan, du Collège de protection des plantes de l'Université agricole de Nanjing, a publié ses derniers résultats de recherche dans la revue internationale de référence Plant, Cell & Environment : Les inhibiteurs exogènes renforcent la résistance des plantes aux cicadelles du riz en stimulant la voie des phénylpropanoïdes sous des conditions de CO₂ élevé.Cette étude révèle systématiquement le mécanisme moléculaire d'amélioration de la résistance du riz aux cicadelles brunes par la régulation de la voie métabolique des phénylpropanoïdes dans des conditions de CO₂ élevé, fournissant une base scientifique importante pour faire face aux futurs changements climatiques.

🏆 Ce résultat de recherche a remporté le Prix ​​du meilleur article SCI de Bioland, démontrant pleinement sa valeur académique et ses perspectives d'application.

01 Points saillants de la recherche

Contexte de la recherche | Les problèmes de ravageurs et de maladies sont « amplifiés » à l'ère du CO₂ élevé

Ces dernières années, les concentrations atmosphériques de CO₂ sont passées de 280 ppm avant la révolution industrielle à plus de 420 ppm, et devraient dépasser 700 ppm d'ici la fin du siècle. De nombreuses études ont montré que :
🌿 Un taux élevé de CO₂ peut favoriser la photosynthèse des cultures
⚖ Parallèlement, cela entraîne un déséquilibre du rapport carbone-azote
🐜 La quantité de nourriture ingérée par les insectes piqueurs-suceurs (comme les cicadelles brunes) augmente
❗ La résistance des cultures aux insectes diminue à la place

Surtout dans le système de cicadelle brune du riz, les dégâts ont considérablement augmenté dans des conditions de CO₂ élevé, menaçant gravement la sécurité alimentaire.

👉 Cela signifie que la logique traditionnelle de prévention et de contrôle ne peut plus s'adapter au futur environnement agricole, et que nous devons partir du mécanisme de défense propre à la culture.

Idée de recherche | Reconstruire le système de défense des cultures à partir de l'inhibition des enzymes

L'équipe du professeur Duan a axé ses recherches sur une voie métabolique clé chez les plantes : la voie des phénylpropanoïdes. Cette voie est une source importante permettant aux plantes de synthétiser diverses substances de défense, notamment :
• Acides phénoliques
• Lignine
• Flavonoïdes
• Antioxydants

L'équipe de recherche a introduit de manière novatrice deux inhibiteurs à petites molécules :

👉 En « inhibant des enzymes clés → en modifiant la direction métabolique », l'équipe a incité les plantes à synthétiser davantage de substances ayant une activité résistante aux insectes.

Constat principal n° 1 | La réponse de défense est considérablement amplifiée en cas de forte concentration de CO₂

L'étude a établi deux conditions dans un environnement simulé :
🌿 CO₂ normal (400 ppm)
🌿 Taux élevé de CO₂ (800 ppm)

Les résultats ont montré que :
✅ Dans des conditions de CO₂ élevées
✅ Après traitement par PA et MDCA
✅ La réponse de défense du riz a été significativement renforcée.

Se manifeste comme :
• Accumulation d'une grande quantité d'espèces réactives de l'oxygène (ROS)
• Activation rapide des signaux de défense
• « Activation amplifiée » des voies métaboliques de résistance aux insectes

Cela indique que des niveaux élevés de CO₂ ne se contentent pas d’« affaiblir la résistance » ; au contraire, ils peuvent être transformés en un avantage défensif grâce à une réglementation raisonnable.

Constat principal n° 2 | Augmentation significative des principales substances résistantes aux insectes

L'étude a également détecté divers acides phénoliques ayant une activité de résistance aux insectes et a constaté que leurs niveaux augmentaient de manière significative après le traitement :
• Acide vanillique
• Acide gallique
• Acide protocatéchique
• Acide pyrocatéchique

📈 Dans des conditions de CO₂ élevé, l'augmentation de la teneur en substances ci-dessus était particulièrement évidente.

Il a été prouvé que ces substances :
• Ont un fort effet antiappétant
• Inhiber le comportement alimentaire des cicadelles brunes
• Réduire considérablement leur taux de survie

👉 Ce sont des membres clés du « système de défense naturel » du riz.

Constat principal n° 3 | Établir une chaîne de preuves complète, du comportement aux molécules

Cette étude ne se contente pas d'étudier le « phénomène » mais construit également un système de vérification multicouche complet :
🔬Niveau comportemental : L’électropénétrographie (EPG) a montré que le temps d’alimentation des cicadelles brunes était significativement raccourci.
🧬Niveau physiologique : les activités ROS et PAL ont augmenté de manière significative, et l’expression des gènes de défense a été renforcée.
🧪Niveau biochimique : L’activité des enzymes de détoxification des parasites était augmentée, indiquant un stress physiologique évident.
🧠Niveau moléculaire : La modélisation moléculaire a confirmé que les acides phénoliques peuvent agir directement sur des enzymes clés de détoxification des ravageurs.

👉 Des preuves multidimensionnelles démontrent conjointement que ce mécanisme de défense est réel, stable et reproductible.

Derrière les réussites scientifiques : un succès doublement gagnant pour l'équipe et la marque
• Professeur Duan de l'Université agricole de Nanjing
• Produit utilisé : Plaque à 96 puits (Réf. : PCR001-96)
• Journal soumis à : Plante, cellule et environnement
• Facteur d'impact : SI = 6,3
• Prix ​​reçu : Carte-cadeau JD.com de 1000 $