Un effet stimulant en conditions contrôlées, probablement indépendant de l'activité fongicide

Depuis 50 ans, les groupes privés comme le secteur public cherchent activement à identifier des molécules à caractère biostimulant dans le domaine agronomique. On entend par là des substances qui, appliquées sur des plantes cultivées, ont des effets positifs sur la physiologie et/ou le métabolisme du végétal. Force est de constater que très peu de produits aux effets biostimulants reproductibles en conditions contrôlées ou en plein champ ont été identifiés. L'équipe de recherches de BIOtransfer a réalisé plusieurs études sur le sédaxane, nouvelle substance active fongicide appartenant à la famille chimique des pyrazoles-carboxamides (SDHI)(1). Au cours de ces recherches, elle a mis en évidence un effet inattendu et intéressant sur la plante. Les premiers résultats obtenus en laboratoire sont décrits ici.

Le sédaxane étant appliqué en protection des semences, nous avons d'abord recherché un dispositif expérimental permettant de visualiser la germination et la croissance du blé en conditions standards. Notre choix s'est porté sur des tubes de grandes dimensions dans lesquels la semence est mise à germer individuellement. Cela permet une croissance régulière du blé pendant une période de 60 jours.

Approche méthodologique mise en œuvre

Blé, produit, substrat stérile

Deux variétés de blé tendre (Triticum aestivum) ont été utilisées dans cette étude : une variété alternative, Inoui (C.C. Benoist) et une variété mi-hiver, Isengrain (Florimond Desprez).

Le produit est appliqué en protection des semences à l'aide d'un Bol Hege, à raison de 10 g de substance active par quintal (c'est la dose autorisée apportée par Vibrance Gold®, préparation commercialisée).

De façon à éliminer toute interférence avec des agents pathogènes présents dans le sol (argileux, pH 7,7), ce dernier a été stérilisé deux fois à 24 heures d'intervalle. Ce sol est ensuite mélangé à de la vermiculite extra fine (substrat inerte) dans la proportion 75:25 (v:v) afin de permettre une meilleure aération du substrat.

Mode de culture

Les semences, protégées ou non, sont semées à 1 cm de profondeur (1 graine par tube). Puis la paroi extérieure de chaque tube est couverte d'aluminium (photos ci-contre) afin que les racines se développent à l'obscurité comme cela se produit au champ. Un arrosage hebdomadaire est effectué à l'aide d'une solution fertilisante à 0,25 g/l (N-P-K, 20-20-20).

Les tubes (à raison de 30 par modalité) sont ensuite placés en phytotron dans les conditions de température et de lumière suivantes :

– 30 jours à 20 °C jour/7 °C nuit, photopériode 14 heures de lumière/10 heures d'obscurité ;

– 30 jours à 14 °C jour/9 °C nuit et photopériode 12 heures de lumière/12 heures d'obscurité.

Des observations sont effectuées régulièrement 3, 4, 5, 10, 17, 30 et 60 jours après le semis. Les différents paramètres analysés sont :

– le nombre de plantules émergentes à la surface du substrat 3, 4 et 5 jours après semis,

- la hauteur des plantes 10, 17, 30 et 60 jours après semis,

– le poids frais du système aérien 30 et 60 jours après semis,

– la longueur et le poids frais du système racinaire 30 et 60 jours après semis.

Un test statistique du type Newman et Keuls est réalisé pour comparer les modalités étudiées (logiciel XL-Stat, Addinsoft Ltd).

Principaux résultats obtenus sur les effets du sédaxane

Taux d'émergence des plantules de blé

Dans le cas des semences de blé de la variété Inoui protégées avec du sédaxane à 10 g/q, près de 12 % des plantules ont émergé à la surface du sol 3 jours après semis, alors qu'aucune plantule n'a encore émergé à partir des semences non protégées (Figure 1a). Quatre jours après le semis, on note encore une différence d'émergence mais elle n'est plus significative statistiquement. Après 5 jours d'incubation, plus aucune différence sur le taux d'émergence des plantules de blé n'est observée entre les deux modalités analysées. Ainsi, 90 % des plantules de blé ont émergé à la surface du sol, que les semences aient été protégées avec du sédaxane ou non.

En ce qui concerne les semences de la variété Isengrain protégées avec du sédaxane à 10 g/q, près de 60 % des plantules ont émergé à la surface du sol 3 jours après semis, alors que dans le même temps seulement 35 % des plantules issues de semences non protégées ont émergé (Figure 1b). Quatre jours après le semis, la différence n'est déjà plus visible entre les deux modalités testées. Ainsi, plus de 95 % des plantules de blé ont émergé à la surface du sol, que les semences aient été protégées avec du sédaxane ou non.

Développement des parties aériennes des plantules

Comme le montre le tableau 1, la protection des semences de blé de la variété Inoui avec 10 g/q de sédaxane entraîne une augmentation légère mais déjà significative de la hauteur du système aérien 17 et 30 jours après semis. Toutefois, cette augmentation est temporaire : elle n'est plus observée 60 jours après semis.

Des résultats similaires sont observés au niveau du système aérien des plantules de la variété Isengrain issues de semences protégées avec du sédaxane (Tableau 2).

Poids frais de ces parties aériennes

La protection des semences de blé de la variété Inoui avec 10 g/q de sédaxane provoque, par rapport au témoin, une très nette augmentation de la biomasse du système aérien des plantules de blé (exprimée en mg de poids frais), de l'ordre de 12 % à 30 jours et de 18 % à 60 jours après semis (Figure 2a).

Chez la variété Isengrain, une telle augmentation de la biomasse du système aérien des plantules issues de semences protégées avec du sédaxane est observée, mais seulement 60 jours après semis (Figure 2b).

Effet sur le développement du système racinaire du blé

Deux critères ont été pris en compte ici pour évaluer l'effet du sédaxane sur le développement racinaire : la longueur des racines principales (en cm) et le poids frais de la totalité du système racinaire.

Les racines des plantules de blé de variété Inoui issues de semences protégées avec 10 g/q de sédaxane apparaissent légèrement plus longues que celles des plantules provenant de semences non protégées 30 jours après semis (Figure 3a). Mais, c'est important, cette différence de longueur des racines principales s'estompe entre les deux modalités après 60 jours d'incubation.

En revanche, le sédaxane provoque une augmentation très nette par rapport au témoin de la biomasse du système racinaire des plantules et ce aussi bien à 30 qu'à 60 jours après semis (Figure 4a). L'augmentation de la biomasse du système racinaire est de plus de 85 % par rapport au témoin 60 jours après semis (Photos 1A et B).

Chez la variété de blé tendre Isengrain, la longueur des racines des plantules issues de semences protégées avec 10 g/q de sédaxane est légèrement supérieure à celle des plantules provenant de semences non protégées 30 jours après semis (Figure 3b). Cette différence s'estompe à 60 jours après semis, les racines des plantules traitées ou non ayant alors sensiblement la même longueur.

Intéressant à noter : le sédaxane entraine une augmentation très nette, d'environ 40 % par rapport au témoin, de la biomasse du système racinaire des plantules, mais seulement 60 jours après semis (Figure 4b, photos 2A et B).

Et ce n'est QUE de la stimulation !

Soulignons que tous ces effets ne peuvent pas être attribués à une action fongicide sur des pathogènes présents dans le sol : ce dernier avait été stérilisé, et la vermiculite comme les solutions nutritives étaient également indemnes de pathogènes.

De plus, les semences étaient saines a priori (vérification visuelle mais aussi tests fusarioses), et les témoins non traités n'ont développé aucune pathologie.

Les effets constatés semblent donc bien relever, non pas de l'activité fongicide de la substance, mais bien d'une stimulation de la physiologie et/ou du métabolisme du blé.

En conclusion

Net effet stimulant décelé sur les racines de blé

En conditions contrôlées, nous avons montré que le sédaxane appliqué en protection des semences à 10 g/q (dose apportée par Vibrance Gold, préparation homologuée) avait un effet hautement reproductible sur la biomasse racinaire et plus particulièrement sur la prolifération des racines latérales de plantules de blé 60 jours après semis. Ce résultat est statistiquement significatif chez les deux variétés de blé tendre testées, avec un effet très marqué pour la variété Inoui (près de 87 % d'augmentation de la biomasse racinaire) et un peu moins pour la variété Isengrain (près de 40 %).

On peut se demander si les différences observées pour ces deux variétés de blé tendre sont fortuites ou si elles sont liées à un éventuel effet génétique. Pour répondre à cette question importante, il est nécessaire d'étudier l'effet du sédaxane appliqué en protection des semences à 10 g/q sur d'autres variétés de blé tendre.

Effet stimulant aussi sur la vigueur des parties aériennes

Le sédaxane semble également avoir un effet positif sur la vigueur des plantules de ces deux variétés de blé tendre en accélérant leur taux d'émergence.

Il est important de souligner que pour ces deux variétés, l'effet du sédaxane sur la biomasse du système racinaire n'a pas d'incidence négative sur le développement des parties aériennes des plantules. Il semble même que la protection des semences avec 10 g/q de sédaxane induise une augmentation du poids frais du système aérien des plantules, au moins temporairement.

Des questions soulevées

Ces résultats originaux soulèvent bien entendu un certain nombre de questions :

1- Quel est le mécanisme à l'origine d'une telle augmentation de biomasse racinaire ? Il semble que le phénomène se limite aux racines latérales, puisque la longueur de la racine principale n'est pas affectée. Des études sont en cours pour essayer de comprendre les effets du sédaxane appliqué en protection des semences aux niveaux cellulaire et moléculaire.

2- De telles modifications du système racinaire peuvent-elles avoir une incidence sur le rendement ? Pour le savoir, il faudra mettre en place des expériences en conditions contrôlées, afin d'éviter toute interférence avec un éventuel effet fongicide sur la microflore parasitaire du sol.

Quoiqu'il en soit…

Les semences et jeunes plantes sont potentiellement affectées par des stress multiples, certains de type biotique (microorganismes par exemple) et d'autres de type abiotique (hydrique, nutritionnel, température, etc.). Les étapes les plus sensibles pour les plantes sont bien évidemment la germination, l'émergence et la croissance durant les premiers stades de leur développement.

Toute augmentation de la biomasse racinaire, au moins durant cette période critique, ne peut qu'être bénéfique à la plante pour surmonter d'éventuels stress qui interviendraient en cours de saison.

La clarification du mécanisme d'action de cette molécule pourrait conduire à développer un nouveau concept de protection de la semence et du système racinaire chez les plantes cultivées. Au moment où des maladies liées aux pathogènes présents dans sol (« Soil Borne Diseases ») émergent, comme par exemple en Amérique du Sud (Sclerotinia, Pythium, «Sudden Death Syndrome»), ces nouvelles approches pourraient présenter un intérêt majeur pour la protection future des cultures.

<p>* BIOtransfer, 41, rue Émile-Zola, 93100 Montreuil-sous-Bois. contact@biotransfer.fr</p> <p>** Syngenta Agro, 1, avenue des Prés, 78286 Guyancourt Cedex. michel.petit@syngenta.com, christophe.prevot@syngenta.com</p> <p>*** Syngenta Crop Protection AG, Werk Rosental, Schwarzwaldallee 215, CH-4058 Basel, Suisse.</p> <p>(1) Groupe C2 : Complexe II, Succinate dehydrogenase inhibitor (inhibiteurs de la succinate déshydrogénase). FRAC code list 2011®.</p>