Des chercheurs ont révélé que les pesticides commerciaux peuvent être appliqués aux cultures dans les Cucurbitacées famille pour diminuer leur accumulation de polluants hydrophobes, améliorant ainsi la sécurité des cultures. Le groupe de recherche était composé de Fujita Kentaro (1ère année de doctorat) de la Graduate School of Agricultural Science de l'Université de Kobe, Le chercheur universitaire Yoshihara Ryouhei (maintenant professeur adjoint à l'Université de Saitama) et le professeur agrégé Inui Hideyuki du Centre de recherche sur les signaux biologiques de l'Université de Kobe, Chercheur scientifique principal Kondoh Yasumitsu, L'équipe technique Honda Kaori et le directeur du groupe Osada Hiroyuki de RIKEN, et le chercheur principal Haga Yuki et le 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 ces nouvelles fonctions des pesticides utilisées en agriculture, permettant de produire des cultures plus sûres. Ces résultats ont été publiés en ligne dans la revue scientifique internationale Science de l'environnement total le 23 juin et en Pollution environnementale le 18 juillet.

Points principaux

• Les cultures dans le Cucurbitacées famille peuvent accumuler des polluants hydrophobes (comme les dioxines) dans leurs fruits à partir de sols contaminés. Les principales protéines de type latex (MLP) 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 du xylème qui ont été transportés via les MLP ont été réduites.
• Il a été démontré que les pesticides pouvaient fournir une solution simple et peu coûteuse à la production de cultures plus sûres.
• Cette étude a révélé, pour la première fois au monde, une nouvelle façon d'utiliser les pesticides en agriculture, ce qui est différent des méthodes actuelles.

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 grande quantité jusqu'à leur interdiction, provoquant une pollution environnementale généralisée qui affecte également les terres agricoles.

Les Cucurbitacées La famille comprend des cultures telles que les concombres et les courges. Les membres de cette famille sont différents des autres espèces végétales en ce qu'ils accumulent de fortes concentrations de polluants hydrophobes dans leurs fruits. Professeur agrégé Inui et al. découvert précédemment que les principales protéines de type latex (MLP) dans le Cucurbitacées la famille joue un rôle clé dans cette accumulation. Les MLP se lient aux polluants hydrophobes prélevés dans le sol par les racines de la plante. Les Cucurbitacées famille accumulent alors des polluants hydrophobes dans les feuilles et les fruits via la sève des tiges (Figure 1). Par conséquent, Les MLP sont un facteur majeur qui provoque la contamination des cultures dans le Cucurbitacées famille.

Lorsqu'il s'avère que les cultures ont accumulé des polluants hydrophobes au-dessus de la limite résiduelle, toutes les cultures cultivées sur le même terrain ne peuvent être vendues, entraînant de lourdes 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, cependant, une méthode rentable et efficace n'a pas encore été trouvée. Par conséquent, il y a un besoin urgent de développer une technologie pour la culture de cultures plus sûres sur des terres arables contaminées par des polluants hydrophobes.

Cette étude s'est concentrée sur les pesticides dont l'innocuité a été confirmée. Les chercheurs ont essayé deux approches conçues pour supprimer l'accumulation de polluants hydrophobes via les MLP :en utilisant un « pesticide qui supprime l'expression du gène MLP » et un « pesticide liant MLP ». Ils visaient à produire des cultures de cucurbitacées plus sûres.

Approche 1 (Publié dans Science de l'environnement total )

L'application d'un pesticide qui supprime l'expression du gène MLP réduit la concentration de MLP dans les racines et la sève du xylème. Cela suggérait que les concentrations de polluants hydrophobes accumulés dans les fruits via le MLP seraient également réduites.

D'abord, des expériences ont été menées pour sélectionner un pesticide qui pourrait supprimer l'expression du gène MLP à partir de cinq types de pesticides utilisés sur le Cucurbitacées famille (les insecticides Guardbait, Starkle, et Diazinon et les fongicides Benlate et Daconil). Daconil a été choisi parce que le traitement a montré que son ingrédient actif pouvait réduire l'expression du gène MLP. Prochain, il a été confirmé que les concentrations de MLP dans les racines et la sève du xylème des courgettes cultivées dans des sols contaminés par des polluants hydrophobes étaient réduites par le traitement Daconil. Par ailleurs, les concentrations de polluants hydrophobes dans la sève du xylème ont diminué de 52 %.

Approche 2 (Publié dans Pollution environnementale )

L'application de pesticides fixant 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. Il a été émis l'hypothèse que cette approche diminuerait les concentrations de polluants hydrophobes accumulés dans les fruits via les MLP.

Tout d'abord, matrices chimiques avec environ 22, 000 composés du RIKEN NPDepo ont été utilisés pour identifier les composés qui se lient aux MLP. L'insecticide Colt qui peut être appliqué aux cultures dans le Cucurbitacées famille a été sélectionnée parmi les pesticides commerciaux ayant des structures similaires à celles des composés se liant au MLP. Lorsque l'ingrédient actif de Colt a réagi à la fois avec les MLP et les polluants hydrophobes, la concentration de MLP liés à ces polluants a diminué de 78 %. En outre, les concentrations de ces polluants dans la sève du xylème ont diminué de 15 % après le traitement Colt.

De plus amples recherches

Cette étude a révélé, pour la première fois au monde, that it is possible to cultivate safer crops in contaminated soil through the control of the plant's functions. This achievement could reduce the number of cases where producers experience economic losses due to being unable to sell crops grown in contaminated soil. Par ailleurs, this will also provide consumers with safe produce.

A new method of utilizing pesticides has been revealed by this research. For the first time in the world, this study has revealed a novel aspect of pesticides beyond their original functions of preventing pests or weed growth. Pesticides are thought to be extremely safe because they have to pass numerous strict safety tests. Par ailleurs, the standardized treatment of crops with pesticides is simple and inexpensive. Par conséquent, it is anticipated that the method developed by this study to reduce hydrophobic pollutants using pesticides will become widespread across the globe.