L'historique des pratiques culturales peut modifier la façon dont le maïs répartit ses ressources entre les mécanismes de défense directs et indirects contre les insectes. Des expériences menées sur des sols ayant subi des cultures de pois, de radis, de triticale ou ayant été laissés en jachère ont révélé des différences dans la production de benzoxazinoïdes et l'émission d'indole après une attaque de la légionnaire d'automne. Cet effet s'étendait également à l'interaction entre le ravageur et un prédateur généraliste.
Des chercheurs ont évalué la croissance du maïs cultivé sur des sols ayant abrité d'anciennes cultures de pois (Pisum sativum), de radis (Raphanus sativus) et de triticale. Une parcelle en jachère a servi de témoin. L'équipe a étudié la réaction des plantes aux attaques de Spodoptera frugiperda, ainsi que l'interaction des chenilles avec le prédateur Harmonia axyridis (doi 10.1016/j.baae.2026.04.003).
Les résultats ont mis en évidence un compromis entre différentes stratégies de défense. Le maïs cultivé après les pois présentait une proportion plus élevée d'indole dans le mélange de composés volatils libérés après l'herbivorie. Ce composé participe aux mécanismes de défense indirecte du maïs. Son action contribue à la signalisation chez la plante et peut favoriser les réponses visant à attirer les ennemis naturels.
À l'autre extrême, les plantes cultivées en jachère présentaient une concentration plus élevée de benzoxazinoïdes dans leurs feuilles. Ces métabolites participent à la défense chimique directe contre les herbivores. Après 48 heures d'alimentation par la légionnaire d'automne, la quantité totale de ces composés dans le maïs en jachère atteignait environ le double des valeurs enregistrées dans les autres sols.
La réponse à l'indole a suivi une direction différente. L'herbivorie a augmenté l'émission de ce composé, tandis que le type de sol a également montré un effet indépendant. Les plantes cultivées après les pois ont enregistré une proportion d'indole dans l'air presque deux fois supérieure à celle des plantes issues de jachères. La différence entre les sols, cependant, apparaît au niveau d'un composé spécifique, et non au niveau de l'ensemble des composés volatils : sur le profil global du mélange, l'effet du type de sol était seulement marginal (P = 0,0549). Les chercheurs n'ont pas détecté de réponse similaire, associée à l'héritage du sol, pour les autres composés évalués, notamment les composés volatils des feuilles vertes, les monoterpènes et les sesquiterpènes.
D'après l'interprétation des scientifiques, les résultats suggèrent une possible redistribution des ressources métaboliques entre la défense directe et indirecte. L'indole intervient dans les voies métaboliques liées aux benzoxazinoïdes, bien que différentes enzymes produisent des réserves d'indole aux fonctions distinctes au sein de la plante. Dans un sol ayant conservé des légumineuses, le maïs a orienté la réponse vers une plus grande participation du mécanisme indirect. Dans un sol en jachère, on a observé un investissement plus important dans certains composés de la défense directe.
Les chercheurs ont également analysé l'expression d'un gène lié à un inhibiteur de protéase. L'apport de Spodoptera frugiperda a induit cette réponse dans tous les traitements. Cependant, le type de sol n'a pas entraîné de différence significative du niveau d'induction. Ce résultat indique l'absence d'effet uniforme des cultures de couverture sur l'ensemble des mécanismes de défense du maïs.
L'effet observé concernait la relation entre la chenille et Harmonia axyridis. Lors d'un essai sans choix, le prédateur a consommé les chenilles à un rythme similaire, quel que soit le traitement du sol. En revanche, lors d'un essai avec choix des proies, une réponse différente a été constatée. Les adultes ont montré une préférence marquée pour les chenilles nourries au maïs cultivé après les pois. Ces chenilles ont bénéficié de plus de deux fois plus de choix que celles issues des traitements au triticale ou à la jachère.
La composition chimique des chenilles a également évolué. Les individus nourris au maïs cultivé dans un sol ayant conservé des résidus de pois ont accumulé des concentrations plus élevées de différents benzoxazinoïdes que les chenilles issues du traitement au radis. Le sol en jachère a présenté des valeurs intermédiaires pour ces composés. Le traitement au triticale a été exclu de cette analyse : les chenilles élevées dans ce sol étaient plus petites que prévu, ce qui a rendu difficile la détection des composés. L’étude a enregistré des concentrations de benzoxazinoïdes dans le corps de Spodoptera frugiperda bien supérieures à celles observées dans les tissus végétaux. Toutefois, les chercheurs soulignent la nécessité de poursuivre les recherches afin de préciser le rôle de cette accumulation dans l’interaction avec les prédateurs et les parasitoïdes.
L'expérience a utilisé des échantillons de sol prélevés en 2022 et 2023 sur une parcelle expérimentale de cultures de couverture en Pennsylvanie, aux États-Unis. Ce site était géré selon les principes de l'agriculture biologique, sans intrants chimiques, depuis 2014. Après la récolte et l'incorporation des cultures de couverture au sol à la fin du printemps, l'équipe a prélevé la couche arable jusqu'à vingt centimètres de profondeur. Les échantillons ont ensuite fait l'objet d'une analyse de composition pour chaque traitement et ont servi à la culture de maïs en serre.
Pour les chercheurs, les nutriments et les communautés microbiennes figurent parmi les composantes possibles de l'effet persistant. L'étude n'a pas permis de dissocier la contribution de chaque facteur. L'équipe a observé des tendances dans les profils de nutriments, mais n'a pas évalué les changements de structure de la communauté microbienne. De ce fait, les résultats ne sont pas attribuables à un mécanisme spécifique.
Ces données élargissent le débat sur l'utilisation des cultures de couverture dans la lutte intégrée contre les ravageurs. Le choix des espèces qui les précèdent peut avoir des effets qui dépassent la simple modification de la structure du sol, du cycle des nutriments et de la conservation de l'eau. Les modifications laissées dans le sol peuvent également influencer les mécanismes de défense chimique du maïs, la qualité des proies pour les herbivores et le comportement des ennemis naturels. Selon les scientifiques, adapter le choix de la culture de couverture à l'objectif de défense recherché pourrait constituer un outil naturel de lutte contre les ravageurs. Ils ajoutent que de futures études intégrant le microbiote, les flux de nutriments, la croissance des plantes et les interactions entre espèces seront essentielles pour consolider cette approche.
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