Les cultures commerciales comme le raisin, les pêches, les baies et les bulbes à fleurs entrent tous en dormance en hiver, essentiellement dormir pendant le froid saisonnier avant de reprendre leur croissance, floraison et fructification à nouveau pendant les mois les plus chauds.

Une préoccupation essentielle pour les agriculteurs commerciaux est d'avoir une croissance des arbres bonne et synchronisée. Le problème dans les climats d'hiver doux est que les plantes ne reçoivent pas assez de froid, et la reprise de la croissance s'étale avec certains bourgeons qui ne poussent même pas. Lorsque les vergers d'arbres dormants commencent à pousser à peu près au même moment, cela rend généralement l'entretien des arbres et la récolte plus faciles et moins coûteux, mais la croissance des arbres et son calendrier sont contrôlés par les artifices imprévisibles de la météo hivernale.

Aujourd'hui, un groupe de scientifiques de l'Université de Jazan en 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 haute technologie pour les réveiller de leur sommeil hivernal.

Le travail peut aider à étendre la culture de cultures fruitières et de plantes ornementales originaires de climats tempérés à des régions du monde où les hivers sont plus doux, y compris le sud des États-Unis, Mexique, Brésil, Asie du sud, Asie du Sud-Est et Moyen-Orient. Il peut également atténuer les problèmes posés par la hausse des températures due au réchauffement climatique dans certaines parties du monde.

Le travail a été effectué par une équipe de scientifiques comprenant Habib Khemira, un horticulteur; Zaka-ul-Islam Mujahid, un physicien des plasmas; et Taieb Tounekti, un physiologiste des plantes. "Les méthodes artificielles pour libérer la dormance devraient devenir plus importantes dans un proche avenir en raison du réchauffement climatique, " dit Mujahid, qui présentera les travaux la semaine prochaine lors de la 71e conférence annuelle de l'American Physical Society sur l'électronique gazeuse et de la 60e réunion annuelle de la division APS de physique des plasmas, qui aura lieu du 5 au 9 novembre au Oregon Convention Center à Portland.

Bien que la méthode ait fonctionné en laboratoire, il doit encore être testé sur le terrain et s'avérer commercialement faisable et économiquement viable pour bénéficier à la production alimentaire à l'échelle industrielle.

Dormir, Peut-être bourgeonner

Alors que l'hiver froid se faufile vers les vergers solitaires, les cultures ressentent les nuits plus longues et les jours plus vifs et s'adaptent en devenant dormantes. À partir de l'automne, ils perdent leurs feuilles, ralentir leur activité métabolique et entrer dans un état « somnolent » dans lequel ils persisteront pendant les mois froids.

Les plantes sont libérées de leur sommeil Jack Frost par le froid de l'hiver lui-même. Ils sentent le froid, garder une trace des jours glacials au cœur de l'hiver, et quand assez de ces jours froids se produisent, les plantes réagissent en augmentant leurs processus métaboliques qui conduisent au débourrement et à la croissance des pousses lorsque les jours les plus chauds du printemps arrivent.

Mais lorsque les plantes sont cultivées dans des régions à hiver doux ou que le climat se réchauffe, ils peuvent ne pas recevoir assez de refroidissement pour libérer leurs bourgeons à temps. Parfois avec des conditions météorologiques capricieuses, tu trouveras des fleurs, fruits et bourgeons dormants tous sur le même arbre en même temps. Sur tout un verger, cela peut entraîner une maturation asynchrone des cultures, un résultat indésirable pour les agriculteurs car cela complique les 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 est de trouver des moyens de pousser le maximum de bourgeons sur les plantes à pousser, et de porter des fleurs et des fruits en même temps. Cela équivaudrait à une plus grande surface foliaire pour nourrir le fruit en croissance, et à une récolte plus importante qui sera prête à cueillir en même temps.

Une nouvelle solution qui a commencé par une discussion informelle

L'équipe saoudienne a trouvé un nouveau moyen de sortir les plantes de la dormance en les soumettant à des plasmas, qui sont spéciaux, chaud, les gaz ionisés parfois appelés le quatrième état de la matière, à côté des solides, liquides et gaz ordinaires. Vous pouvez trouver des plasmas dans les éclairs, noyaux stellaires, aurores célestes et enseignes au néon à l'ancienne.

Les scientifiques utilisent les plasmas pour tout, de l'alimentation des réacteurs de test de fusion à la stérilisation des implants médicaux. L'équipe les a spécifiquement utilisés pour traiter les vignes dormantes.

Ils ont découvert que l'exposition au plasma provoque un stress oxydatif au sein de la plante, exactement les mêmes signaux induits par le froid dans les cellules des plantes dormantes auxquelles les bourgeons répondent en se réveillant. En traitant les bourgeons de raisin avec les plasmas, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient libérer la dormance de la plante - et beaucoup plus rapidement que la météo et de manière plus sûre que les méthodes artificielles existantes, qui reposent sur la pulvérisation des cultures avec des produits chimiques.

Mujahid a déclaré que le travail avait commencé à partir d'une discussion informelle qu'il avait avec son collègue Khemira, chercheur principal au Centre de recherche et d'études environnementales de l'Université de Jazan. Khemira décrivait ses travaux sur le stress oxydatif des bourgeons de raisin, et ils ont découvert 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 ça a marché. Taieb a analysé les échantillons et a découvert qu'en effet le traitement au plasma provoquait un stress oxydatif similaire à celui obtenu par le froid naturel et l'hydrogène cyanamide.

"Certains des résultats de notre première expérience réussie ont été phénoménaux, et nous ne pouvions pas croire que c'était vrai, " a déclaré Mujahid. Même quelques minutes de traitement au plasma sur des bourgeons qui n'ont jamais vu de temps froid ont permis aux plantes d'obtenir des résultats similaires, sinon mieux, le débourrement comme les plantes témoins qui ont connu 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 ont constaté qu'elle fonctionnait de manière fiable sur chacune d'entre elles. Généralement, les producteurs résolvent le problème du manque de refroidissement en pulvérisant sur les arbres des produits chimiques tels que l'hydrogène cyanamide. Le problème est que le cyanamide d'hydrogène ou d'autres produits chimiques ne sont efficaces que si l'usine assure une proportion importante de ses besoins en refroidissement grâce au froid naturel. Outre, l'hydrogène cyanamide est également toxique pour l'homme, la faune et les plantes elles-mêmes. À cause de ce, le produit chimique a été interdit dans plusieurs pays, dit Khemira.

Que ce soit le nouveau, une approche plus verte utilisant des plasmas pour traiter les bourgeons dormants dépendra d'un certain nombre de choses, y compris si cela fonctionnerait efficacement sur le terrain aussi bien qu'il l'a fait en laboratoire. Il doit être testé sur des cultures autres que la vigne, et le coût de l'équipement doit également être pris en compte.

"Il y a encore beaucoup de travail pour tester l'efficacité et la faisabilité, ", a déclaré Mujahid. "Nous sommes en train de déterminer les paramètres appropriés pour l'amener sur le terrain, mais il pourrait être utilisé dans quelques années seulement."

Khemira a déclaré que si les aspects pratiques étaient réglés et que la nouvelle approche s'avérait effectivement commercialement viable, cela révolutionnerait la façon dont nous cultivons de nombreuses cultures. Les chercheurs ont déposé une demande de brevet pour la méthode et le système d'administration.