Les maladies des plantes constituent une menace importante pour notre sécurité alimentaire. La pluie fournit de l'eau douce à nos cultures, mais les éclaboussures de gouttes peuvent également contribuer à la propagation des maladies des plantes. L'impact des gouttes de pluie est connu pour être un mécanisme de dispersion des spores microscopiques d'agents pathogènes, qui infectent les cultures de base et dévastent les rendements des cultures.

Des recherches récentes au Schmale Lab de Virginia Tech et au Jung Lab de l'Université Cornell ont mis en lumière comment les éclaboussures de gouttelettes de pluie peuvent transporter des spores d'agents pathogènes à partir de plantes infectées. L'équipe a utilisé des caméras vidéo à haute vitesse pour observer des tornades microscopiques de spores de rouille générées par l'impact des gouttes de pluie sur les feuilles de blé infectées. Leurs découvertes, qui ont été récemment publiés dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ), ont des implications pour la prévention de la propagation des maladies dans les cultures de blé.

"Les études précédentes se concentraient uniquement sur les spores dispersées par voie humide après l'impact des gouttes de pluie. Nous sommes les premiers à démontrer des tourbillons d'air ressemblant à des tornades résultant de l'impact des gouttes de pluie. Ces tornades microscopiques peuvent aider à transporter des agents pathogènes des plantes sur de longues distances, " a déclaré David G. Schmale III, Professeur à la Faculté des sciences végétales et environnementales du Collège des sciences de l'agriculture et de la vie, et membre affilié du corps professoral du Fralin Life Science Institute.

Les chercheurs ont mis en place des expériences à l'aide d'une caméra vidéo à haute vitesse pour capturer des images de gouttes de pluie impactant des plants de blé infectés par le champignon de la rouille, Puccinia triticina. Ces expériences jettent un nouvel éclairage sur la physique de la dispersion des spores lors des précipitations.

« Des recherches interdisciplinaires sont nécessaires pour faire le pont entre la pathologie végétale et la mécanique des fluides afin d'étudier les mécanismes de dispersion des phytopathogènes, " a déclaré Hope Gruszewski, un spécialiste de laboratoire Sr. dans le laboratoire Schmale, et un co-auteur sur le papier.

Cette méthode de dispersion des vortex d'air jusqu'alors inconnue est un mécanisme tourbillonnant qui peut être comparé à une mini-tornade d'air qui transporte les agents pathogènes des plantes hors de la plante et sur les courants d'air, avec un potentiel de transport sur des distances beaucoup plus longues.

« Notre laboratoire est spécialisé dans l'imagerie à haute vitesse et la mécanique des fluides. Nous avons utilisé une caméra vidéo à haute vitesse pour visualiser les spores de rouille libérées d'une feuille de blé infectée. Nous avons observé des milliers de spores transportées dans des tourbillons d'air après l'impact des gouttes de pluie. surprenant, " a déclaré Sunghwan Jung, professeur au Département de génie biologique et environnemental de l'Université Cornell.

Le mécanisme de dispersion des vortex d'air pourrait expliquer l'augmentation brutale des spores dans l'atmosphère immédiatement après les événements pluvieux majeurs. Comprendre la propagation des agents pathogènes des plantes pendant les précipitations pourrait aider les agriculteurs à mieux gérer le calendrier des applications de fongicides sur leurs cultures.

« Notre recherche a le potentiel de fournir de nouvelles stratégies pour minimiser la propagation des maladies chez le blé, qui pourraient nous aider à répondre aux futures demandes de rendement du blé, " dit Hyunggon Park, un doctorat étudiant en transport biologique (BIOTRANS) à Virginia Tech, co-dirigé par David Schmale, et un co-auteur sur le papier.