Malgré les progrès réalisés dans l’augmentation de la production alimentaire, la moitié des aliments récoltés dans le monde est perdue en raison de la pourriture causée par des micro-organismes. Les plantes émettent divers composés organiques volatils dans leur milieu environnant, qui peuvent être surveillés pour détecter rapidement les maladies des plantes et prévenir les pertes de nourriture.
Une nouvelle étude menée par l’Université hébraïque de Jérusalem (HU) et l’Organisation de recherche agricole d’Israël (Institut Volcani) détaille le succès d’un capteur biologique pour la détection précoce de maladies cachées dans les tubercules de pommes de terre, l’une des principales industries d’exportation d’Israël avec 700 000 tonnes par an.
Les agriculteurs israéliens importent des pommes de terre européennes pour les planter en Israël. Cependant, un certain pourcentage d’entre elles sont porteuses de maladies – visibles ou invisibles – qui provoquent la pourriture et réduisent considérablement la qualité de la pomme de terre. L’alliance Université hébraïque-Volcani est sur le point de changer cela. Ils ont mis au point un capteur qui détecte la maladie et peut être utilisé pour empêcher la pourriture de se développer et de se propager. Leur étude, publiée dans le prochain numéro de Talanta, a été menée par le Dr Dorin Harpaz et son étudiant en doctorat Boris Veltman à la faculté d’agriculture, d’alimentation et d’environnement de l’Université hébraïque, sous la supervision du Dr Evgeni Eltzov de l’Institut Volcani. L’équipe a collaboré avec le Dr Sarit Melamed et le Dr Zipora Tietel de l’Institut Volcani, ainsi qu’avec le Dr Leah Tsror du Centre de recherche Gilat.
Le capteur repose sur une bio-ingénierie et une optique intelligentes. Lorsque le capteur est exposé à une pomme de terre infectée, le composé bactérien qu’elle contient s’allume, l’intensité de la luminescence indiquant la concentration et la composition de la pourriture. L’intensité de la lumière émise par le panneau bactérien permet d’analyser rapidement et de manière quantifiable les caractéristiques de la maladie, que le capteur peut « sentir », avant l’apparition de symptômes visibles », explique M. Eltzov. « Le biocapteur que nous avons mis au point permettra d’identifier les pommes de terre malades qui ne présentent encore aucun signe extérieur, et de les éloigner des tubercules sains, empêchant ainsi la pourriture de se développer ou de se propager à d’autres plantes saines », a ajouté M. Harpaz.
Pour constituer le panel de bactéries, l’équipe a créé un composé de quatre bactéries génétiquement modifiées qui mesurent la toxicité biologique. Dans cette étude, le capteur biologique a détecté la maladie avant toute trace visible et a fait briller le capteur optique deux fois plus que les capteurs des pommes de terre non infectées. Leurs capacités ont également été démontrées dans une étude précédente qui a utilisé les capteurs pour détecter la toxicité des édulcorants artificiels dans les compléments sportifs.
Selon les chercheurs, la découverte précoce de la maladie – avant que les pommes de terre ne soient exportées vers des marchés étrangers ou replantées – offre un avantage considérable aux producteurs de denrées alimentaires. « Le capteur biologique peut être utilisé pour identifier rapidement et économiquement la pourriture cachée dans les pommes de terre, faciliter une meilleure gestion post-récolte et réduire le gaspillage alimentaire – ce qui est particulièrement important dans le contexte actuel de crise alimentaire mondiale », a conclu M. Harpaz.
Citation : Boris Veltman, Dorin Harpaz, Sarit Melamed, Zipora Tietel, Leah Tsror, Evgeni Eltzov, Whole-cell bacterial biosensor for volatile detection from Pectobacterium-infected potatoes enables early identification of potato tuber soft rot disease, Talanta, Volume 247, 2022, 123545 DOI 10.1016/ j.talanta.2022.123545.
Financement : ICA Charitable Association, Chief Scientist of the Agricultural Ministry, Israël.
Crédit pour toutes les photos : Université hébraïque
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