Les chercheurs ont révélé que les pesticides commerciaux peuvent être appliqués aux cultures de la famille des cucurbitacées pour réduire leur accumulation de polluants hydrophobes (* 1), améliorant ainsi la sécurité des cultures. Le groupe de recherche était composé de FUJITA Kentaro (doctorant en 1ère année) de la Graduate School of Agricultural Science de l’Université de Kobe, du chercheur académique YOSHIHARA Ryouhei (maintenant professeur assistant à l’Université de Saitama) et du professeur associé INUI Hideyuki du Centre de recherche sur les signaux biologiques de l’Université de Kobe, Chercheur principal KONDOH Yasumitsu, personnel method HONDA Kaori et directeur de groupe OSADA Hiroyuki de RIKEN, et chercheur principal HAGA Yuki et scientifique principal MATSUMURA ​​Chisato de l’Institut préfectoral des sciences de l’environnement de Hyogo.



L’équipe a développé deux approches pour contrôler les fonctions des protéines végétales liées au transport des polluants hydrophobes.

Ces découvertes conduiront à l’utilisation de ces nouvelles fonctions des pesticides en agriculture, permettant de produire des cultures in addition sûres.



Ces résultats ont été publiés en ligne dans la revue scientifique internationale Science of the Complete Setting le 23 juin et dans Environmental Pollution ‘le 18 juillet.

Points principaux

  • Les cultures de la famille des cucurbitacées peuvent accumuler des polluants hydrophobes (tels que les dioxines) dans leurs fruits à partir d’un sol contaminé. Les principales protéines de sort latex (MLP) (* 2) jouent un rôle clé dans le transport des polluants hydrophobes vers leurs fruits
  • Approche 1: Le traitement avec un pesticide qui supprime l’expression du gène MLP diminue les concentrations de polluants hydrophobes dans la sève du xylème
  • Approche 2: Le traitement avec un pesticide qui se lie aux MLP inhibe la liaison des protéines aux polluants hydrophobes. Ainsi, les concentrations de polluants hydrophobes dans la sève de xylème transportés by means of les MLP ont été réduites
  • Il a été démontré que les pesticides pouvaient fournir une remedy straightforward et peu coûteuse à la generation de cultures moreover sûres
  • Cette étude a révélé, pour la première fois au monde, une nouvelle façon d’utiliser les pesticides en agriculture, différente des méthodes actuelles

Fond de recherche

Les polluants hydrophobes comprennent les dioxines, l’insecticide dieldrine et les perturbateurs endocriniens. Ces polluants sont hautement toxiques et leur fabrication et leur utilisation sont désormais interdites. Cependant, ces substances ont été utilisées en grandes quantités jusqu’à leur interdiction, provoquant une pollution environnementale généralisée qui affecte également les terres agricoles.

La famille des cucurbitacées comprend des cultures telles que les concombres et les courges. Les membres de cette famille sont différents des autres espèces végétales en ce sens qu’ils accumulent de fortes concentrations de polluants hydrophobes dans leurs fruits. Professeur associé Inui et al. ont déjà découvert que les principales protéines de type latex (MLP) de la famille des cucurbitacées jouent un rôle clé dans cette accumulation. Les MLP se lient aux polluants hydrophobes absorbés du sol par les racines de la plante. La famille des cucurbitacées accumule alors des polluants hydrophobes dans les feuilles et les fruits by using la sève des tiges. Par conséquent, les MLP sont un facteur majeur qui lead to la contamination des cultures de la famille des cucurbitacées.

Lorsqu’on constate que les cultures ont accumulé des polluants hydrophobes au-dessus de la limite résiduelle, toutes les cultures cultivées sur la même terre ne peuvent pas être vendues, ce qui entraîne de grandes pertes économiques pour le producteur. Pour cette raison, de nombreuses recherches ont été menées sur les moyens d’éliminer les polluants hydrophobes des sols agricoles, mais une méthode rentable et efficace n’a pas encore été trouvée. Par conséquent, il est urgent de développer une technologie permettant de cultiver des cultures as well as sûres sur des terres arables contaminées par des polluants hydrophobes.

Méthodologie de recherche

Cette étude s’est concentrée sur les pesticides dont la sécurité a été confirmée. Les chercheurs ont essayé deux approches conçues pour supprimer l’accumulation de polluants hydrophobes by means of les MLP: l’utilisation d’un « pesticide qui supprime l’expression du gène MLP » et d’un « pesticide liant les MLP ». Ils visaient à produire des cultures de cucurbitacées additionally sûres.

Approche 1 (publié dans ‘Science of the Full Environment’)

L’application d’un pesticide qui supprime l’expression du gène MLP réduit la concentration de MLP dans les racines et la sève de xylème (* 3). Cela suggère que les concentrations de polluants hydrophobes accumulés dans les fruits by way of la MLP seraient également réduites.

Tout d’abord, des expériences ont été menées pour sélectionner un pesticide capable de supprimer l’expression du gène MLP à partir de cinq kinds de pesticides utilisés sur la famille des cucurbitacées (les pesticides Guardbait, Starkle et Diazinon et les fongicides Benlate et Daconil). Le Daconil a été choisi automobile le traitement a montré que son ingrédient actif (* 4) pouvait réduire l’expression du gène MLP. Ensuite, il a été confirmé que les concentrations de MLP dans les racines et la sève de xylème des courgettes cultivées dans un sol contaminé par des polluants hydrophobes étaient réduites par le traitement au Daconil. De moreover, les concentrations de polluants hydrophobes dans la sève du xylème ont diminué de 52%.

Approche 2 (publié dans ‘Environmental Pollution’)

L’application de pesticide liant les MLP inhibe la liaison des MLP aux polluants hydrophobes dans les racines. En d’autres termes, la quantité de MLP qui se lie aux polluants est réduite. On a émis l’hypothèse que cette approche réduirait les concentrations de polluants hydrophobes accumulés dans les fruits by using les MLP.

Tout d’abord, des tableaux chimiques (* 5) avec approximativement 22 000 composés du RIKEN NPDepo (* 6) ont été utilisés pour identifier les composés liés aux MLP. L’insecticide Colt qui peut être appliqué sur les cultures de la famille des cucurbitacées a été sélectionné parmi les pesticides commerciaux avec des buildings similaires aux composés liant la MLP. Lorsque l’ingrédient actif de Colt a réagi avec les MLP et les polluants hydrophobes, la focus des MLP liées à ces polluants a diminué de 78%. De as well as, les concentrations de ces polluants dans la sève de xylème ont chuté de 15% après le traitement Colt.

De plus amples recherches

Cette étude a révélé, pour la première fois au monde, qu’il est doable de cultiver des cultures in addition sûres dans un sol contaminé grâce au contrôle des fonctions de la plante. Cette réalisation pourrait réduire le nombre de cas où les producteurs subissent des pertes économiques en raison de leur incapacité à vendre des cultures cultivées dans un sol contaminé. En outre, cela fournira également aux consommateurs des produits sûrs.

Une nouvelle méthode d’utilisation des pesticides a été révélée par cette recherche. Pour la première fois dans le monde, cette étude a révélé un nouvel part des pesticides au-delà de leurs fonctions originales de prévention des ravageurs ou de la croissance des mauvaises herbes. On pense que les pesticides sont extrêmement sûrs vehicle ils doivent passer de nombreux checks de sécurité stricts. De in addition, le traitement standardisé des cultures avec des pesticides est simple et peu coûteux. Par conséquent, il est prévu que la méthode développée par cette étude pour réduire les polluants hydrophobes à l’aide de pesticides se généralisera à travers le monde.

Glossaire

Polluants hydrophobes:

Les polluants hydrophobes sont des substances chimiques qui ne se décomposent pas facilement dans l’environnement et s’accumulent facilement dans les organismes. Ils sont hautement toxiques et se sont avérés cancérigènes et neurotoxiques chez l’homme. Les polluants hydrophobes comprennent les dioxines, les biphényles polychlorés et la dieldrine. Leur utilisation et leur fabrication ont été interdites dans 181 pays.

protéine de form latex majeure (MLP):

Cette protéine se trouve dans de nombreuses espèces de plantes, notamment Arabidopsis thaliana, le raisin et la pomme. En particulier dans la famille des cucurbitacées, les MLP se lient aux polluants hydrophobes, les transportant vers les feuilles et les fruits, où ces polluants s’accumulent ensuite. Les fonctions originales de ces protéines doivent encore être entièrement clarifiées.

sève de xylème:

La sève de xylème est un liquide présent dans le xylème, qui fait partie du faisceau vasculaire avec le phloème. Il transporte l’eau et les nutriments absorbés des racines vers les feuilles et les fruits.

Ingrédient actif:

Produit chimique contenu dans un pesticide industrial qui remplit la fonction principale du produit (par exemple, insecticide ou fongicide). Les pesticides contiennent également des ingrédients autres que leur ingrédient actif, tels que des brokers d’épandage, qui garantissent que l’ingrédient actif adhère aux plantes ou aux ravageurs. Cette étude a confirmé que les ingrédients actifs des pesticides pouvaient contrôler les fonctions du MLP.

tableau chimique:

Un composé chimique organique est immobilisé sur une puce, ce qui permet une évaluation très efficace des interactions physiques du composé avec les protéines d’intérêt. Il est difficile d’immobiliser des varieties variés et des buildings complexes de composés organiques, par rapport à l’immobilisation d’ADN à composition special pour des matrices d’ADN. Le groupe de recherche en biologie chimique de RIKEN a développé une méthode d’immobilisation utilisant un carbène avec une avidité non spécifique (carbone divalent qui n’a que 6 électrons de valence et pas de cost) qui se liera au composé quel que soit son groupe fonctionnel.

RIKEN NPDepo (Dépôt de produits naturels):

Une bibliothèque de composés chimiques en cours de développement par l’unité de recherche sur le développement des ressources chimiques du groupe de recherche en biologie chimique de RIKEN. En as well as de collecter et de stocker des composés naturels isolés de sources telles que les actinobactéries, ils acceptent également des dépôts de chercheurs afin de constituer une bibliothèque de divers composés chimiques.

Cette recherche a été soutenue par un financement de l’Association japonaise pour la defense des cultures et une subvention de recherche scientifique Sasakawa (n ° 2019-5004).