Le récepteur du haricot relie les attaques de chenilles aux guêpes prédatrices.

Le haricot commun utilise un récepteur immunitaire pour reconnaître les signaux chimiques laissés par les chenilles lors de leur alimentation et déclencher la libération de composés volatils capables d'attirer les guêpes prédatrices. Ce mécanisme fait intervenir le récepteur INR, présent dans les feuilles du haricot. Phaseolus vulgariset le peptide inceptine, présent dans les sécrétions orales des chenilles. Des essais en laboratoire et sur le terrain au Mexique ont démontré un lien entre la reconnaissance moléculaire de l'herbivorie, les mécanismes de défense des plantes et le recrutement des ennemis naturels.

L'étude a évalué les interactions tritrophiques entre les plantes, les insectes herbivores et les prédateurs. Les scientifiques ont démontré que l'INR reconnaît l'inceptine et active des réponses spécifiques chez le haricot commun. Ces réponses amplifient la réaction à la blessure et induisent une voie immunitaire associée à l'herbivorie. Il en résulte la libération d'un mélange caractéristique de composés volatils. Ce mélange guide les guêpes prédatrices vers les plantes attaquées.

Comparaison des lignées

L'équipe a comparé des lignées de haricots possédant un récepteur fonctionnel et des lignées présentant une mutation naturelle du gène INR. Cette mutation, nommée inr-1, consiste en une délétion de 103 paires de bases dans le locus PvINR. Cette altération génère une protéine tronquée et perturbe la perception de l'inceptine.

Lors des tests initiaux, la lignée cellulaire PI 311785 a réagi à l'inceptine par une accumulation d'éthylène et une émission de composés volatils. La lignée cellulaire W6 13807 n'a pas présenté la même réponse. L'analyse a également révélé l'activation des MAPK3 et MAPK6 dans PI 311785 après quinze minutes de traitement à l'inceptine. Cette phosphorylation n'a pas été observée dans W6 13807. Ce résultat indique un dysfonctionnement de la voie de signalisation spécifique à l'inceptine.

Des souches quasi-isogéniques ont permis d'isoler l'effet de la mutation. Les plantes inr-1/inr-1 ne produisaient pas d'éthylène induit par l'inceptine. Cependant, elles conservaient une réponse au peptide bactérien flg22. Ces résultats indiquent que l'insensibilité à l'inceptine ne résultait pas d'une défaillance générale du système immunitaire de la plante.

Défense directe

La mutation a également réduit la défense directe contre l'herbivorie. Larves de maigres spodopteres Après cinq jours d'alimentation, les plants INR-1/INR-1 ont poussé 72,7 % de plus que les plants apparentés INR/INR. Ce résultat indique l'implication du récepteur fonctionnel dans la résistance du haricot commun aux chenilles.

La réponse moléculaire comprenait une reprogrammation transcriptionnelle. Phaseolus vulgaris CV. buseDans cette étude, le traitement par blessure et inceptine a induit l'expression de 527 gènes, comparativement à la blessure par eau. Certains de ces gènes étaient liés à la phosphorylation des protéines et à la régulation de la transcription. Des facteurs de transcription des familles ERF, WRKY, bHLH, MYB et bZIP, impliqués dans les mécanismes de défense contre les herbivores, ont également été observés.

Émission de composés volatils

L'émission de composés volatils dépendait du récepteur. Les lignées cellulaires INR/INR traitées avec de l'inceptine ou des sécrétions orales de Spodoptera frugiperda Elles émettaient un mélange typique de composés volatils induits par l'herbivorie. Parmi ces composés, l'étude a mis en évidence le DMNT, le salicylate de méthyle et le TMTT. Les plantes Inr-1/inr-1 n'émettaient pas ce mélange typique ; elles libéraient des composés associés à des lésions isolées.

Les essais en plein champ ont eu lieu sur une parcelle agricole de 925 mètres carrés près de Bajos de Chila, dans l'État d'Oaxaca, au Mexique, durant les saisons de culture expérimentales de 2023 et 2024. Les scientifiques ont utilisé des chenilles sentinelles de Spodoptera frugiperda Les plantes étaient fixées aux feuilles de haricot. Elles étaient blessées avec de l'eau, des sécrétions orales de chenilles ou de l'inceptine à concentration physiologique.

Des visites de guêpes ont été observées les deux années. Les taux de visite des zones traitées ont varié de 55,1 % à 86,9 %. En 2023, les plantes porteuses de la mutation inr-1/inr-1 traitées avec des sécrétions orales ont présenté une réduction de 40 % des attaques de guêpes du genre… Polybie e Mischocyttarus aux chenilles sentinelles. En 2024, l'application d'inceptin a également entraîné une réduction de 40 % des attaques sur les plantes inr-1/inr-1. Le traitement de l'eau n'a eu aucun effet sur la fréquentation.

Les résultats indiquent que le récepteur INR relie la détection des chenilles au recrutement des prédateurs chez le haricot commun. L'étude souligne également son intérêt agronomique pour les systèmes de culture de légumineuses, tels que la milpa et la culture intercalaire push-pull. Selon les scientifiques, la distribution évolutive de l'INR chez les légumineuses phaséoloïdes pourrait contribuer à expliquer la défense indirecte médiée par les composés volatils dans ces systèmes.

Des informations complémentaires sont disponibles à l'adresse suivante : doi.org/10.1126/sciadv.aec3229