Saviez-vous que vous pouvez également développer des semences artificielles en utilisant la technologie des semences synthétiques ?
Cette technologie est une application importante de la culture de tissus végétaux. Plusieurs développements de la recherche scientifique ont prouvé que l'on peut désormais développer des semences artificielles à partir de différents matériaux végétaux. Dans la plupart des cas, ces graines fonctionnent et ressemblent même à de vraies graines.
Mais comment cette technologie est-elle apparue ? C'est le célèbre scientifique Murashige qui a le premier eu le concept de graines artificielles et les a appelées « graines synthétiques ». Il a défini une seule graine comme un seul embryon somatique encapsulé.
Parmi les différentes méthodes de culture de tissus végétaux, l'embryogenèse somatique est une méthode populaire où vous pouvez former un embryon à partir de n'importe quelle cellule somatique de la plante. Cela a en outre conduit à une augmentation de la demande de semences artificielles et la technologie des semences synthétiques a été développée.
Si vous souhaitez en savoir plus sur l'embryogenèse somatique ou quels sont les facteurs importants pour développer avec succès des embryons somatiques, consultez nos articles récents sur " L'embryogenèse somatique pour la culture de tissus végétaux " et " Facteurs affectant l'embryogenèse somatique ".
Mais pour l'instant, approfondissons le concept des graines synthétiques :
Qu'est-ce qu'une graine synthétique ?
Les graines synthétiques sont du matériel de propagation de plantes artificiellement encapsulé. Ce matériel pourrait être des embryons somatiques, des bourgeons de pousses, des agrégats cellulaires ou tout autre tissu que nous pouvons utiliser comme graine pour la propagation. La technologie des semences synthétiques consiste principalement à encapsuler des embryons somatiques dans un enrobage protecteur. Ces graines ont le potentiel de se développer en une plante entière in vitro ainsi que dans des conditions ex vitro. Ils conservent ce potentiel même après stockage.
L'un des faits intéressants à noter ici est que ces graines synthétiques ont besoin non seulement d'un revêtement protecteur pour ressembler à une vraie graine, mais également de matériel nutritif supplémentaire. Ce matériau nutritif peut comprendre des nutriments de croissance, des micro-organismes favorisant la croissance des plantes ou d'autres composants biologiques qui facilitent un meilleur développement de l'embryon à la plante. Avec cet ajout, vous pouvez assurer une meilleure croissance et un meilleur développement des graines synthétiques.
Pourquoi les graines synthétiques sont-elles nécessaires ?
Vous vous demandez peut-être pourquoi devons-nous utiliser la technologie des semences synthétiques ? Quelle est la raison de développer cette méthode même si l'on peut continuer avec des embryons somatiques uniquement ?
Tout d'abord, la technologie des semences synthétiques n'est pas uniquement disponible pour l'embryogenèse somatique. Mais il a également été présent pour d'autres méthodes de micropropagation, telles que l'organogenèse et le système de prolifération des bourgeons axillaires améliorés. Toutes ces techniques facilitent la multiplication à grande échelle des espèces végétales. Et nous discuterons de ces méthodes en détail dans les prochains articles !
Cependant, revenant à notre question : pourquoi a-t-on besoin de telles semences ? L'une des raisons est que cette technologie peut aider à améliorer les caractéristiques des nouveaux embryons et peut donc être bénéfique pour un stockage de plus longue durée. Par exemple, ces embryons et propagules de plantes sont sujets aux infestations de mauvaises herbes ainsi qu'aux infections pathogènes qui peuvent affecter leur capacité à survivre. Par conséquent, l'ajout d'herbicides ou de pesticides biologiques avec du matériel nutritif offre une résistance contre les mauvaises herbes et même les ravageurs pour la phase de croissance initiale. Ainsi, facilitant une meilleure croissance et un meilleur développement.
Une autre raison importante est d'empêcher la dessiccation des embryons somatiques ou des propagules végétales dans l'environnement naturel. Par conséquent, pour éviter ces résultats, des revêtements protecteurs sont suggérés pour les embryons ou les propagules somatiques.
Ils sont également importants pour certaines espèces ou variétés de plantes sans pépins, par exemple les raisins pour lesquels il est difficile de réussir la propagation par pépins.
Types de graines synthétiques
Il existe deux types de graines synthétiques disponibles pour la production :
1. Graines synthétiques desséchées
Ces graines sont produites en encapsulant plusieurs embryons somatiques avec le processus de dessiccation. Le processus de dessiccation consiste à éliminer complètement la teneur en humidité de ces graines. Pour former le revêtement protecteur sur les embryons ou propagules somatiques, nous utilisons du polyoxyéthylène (Polyox) comme matériau d'encapsulation. Ce matériau empêche la croissance des micro-organismes et est non toxique pour les embryons.
Le processus de dessiccation se déroule soit lentement sur une période de 1 à 2 semaines dans un environnement à humidité décroissante, soit en les laissant simplement sécher sur le banc pendant la nuit. Cependant, les graines desséchées ne sont bénéfiques que pour les espèces végétales où les embryons somatiques sont tolérants à la dessiccation.
2. Graines synthétiques hydratées
Ces graines sont produites en encapsulant les embryons somatiques dans des capsules d'hydrogel. Ils sont plus adaptés aux espèces végétales où les embryons somatiques sont récalcitrants et montrent une sensibilité à la dessiccation. La méthode la plus courante pour former des graines hydratées consiste à utiliser l' encapsulation d' alginate de calcium .
Avantages des graines synthétiques
Voyons maintenant quelques-uns des principaux avantages offerts par cette technique :
- Cette méthode est destinée aux productions à grande échelle.
- Il maintient l'uniformité génétique pour un nombre élevé de générations. La plupart des méthodes de culture de tissus végétaux ne parviennent pas à maintenir l'uniformité génétique pendant des durées plus longues.
- Selon la littérature, les coûts de production d'une plante utilisant cette technologie sont faibles.
- Il facilite la multiplication rapide des plantes.
- L'un des plus grands mérites de cette méthode est la livraison directe des parties de la plante (protégées par un revêtement viable) sur le terrain.
- Ces graines ont un potentiel de stockage à court et moyen terme sans perte de viabilité.
- Par rapport aux plantules, il est facile à manipuler et à transporter des graines synthétiques.
Désavantages
Bien que cette technologie semble prometteuse, elle présente également certains inconvénients. Discutons-en brièvement :
- Les embryons somatiques ont des taux de survie faibles pour la plupart des espèces végétales, ce qui limite également la valeur des graines synthétiques.
- Il n'y a pas beaucoup de protocoles disponibles pour produire des propagules à partir de différentes parties de la plante en utilisant des méthodes de culture de tissus végétaux. D'où moins de matériel utile disponible pour produire des graines synthétiques.
- Dans certains cas, une maturation inefficace des embryons somatiques entraîne une mauvaise germination et donc une croissance et un développement médiocres.
- Selon les scientifiques, les embryons somatiques de certaines espèces végétales ne sont pas capables de germer hors de la capsule ou du revêtement. Par conséquent, ils ne sont pas capables de former rapidement des plantes normales.
- La concentration du matériau d'enrobage est également un facteur limitant pour la production de semences synthétiques. Il doit contenir des éléments nutritifs complémentaires pour faciliter la germination et la croissance.
- Lorsque la forme des semences synthétiques ne correspond pas aux machines agricoles, il est alors difficile de les utiliser pour la transplantation. Par conséquent, les graines doivent être transplantables.
- L'un des problèmes majeurs auxquels ces graines sont confrontées est le séchage rapide des capsules. Vous devez les stocker dans un environnement humide et les enduire de matériaux hydrophobes pour éviter qu'ils ne sèchent.
Les graines synthétiques ont des applications prometteuses. Des travaux de recherche et de développement intensifs sont en cours dans le monde pour produire de telles semences, en particulier pour les cultures importantes. Ils peuvent être transportés facilement d'un pays à l'autre sans aucune obligation de quarantaine. Par conséquent, ces semences peuvent certainement être un moyen innovant d'augmenter la production alimentaire mondiale dans les années à venir.
Nous espérons que cet article vous permettra de mieux comprendre la technologie des semences synthétiques utilisée dans la culture de tissus végétaux. Pour des articles plus intéressants, continuez à consulter notre espace !
Par Nancy Bhatia | 22-juillet-2021
Les références
- Bajaj, YPS (1995). Embryogenèse somatique et ses applications pour l'amélioration des cultures. Embryogenèse somatique et graine synthétique I, 105-125. DOI:10.1007/978-3-662-03091-2_8.
- Bhojwani SS et Razdan MK (1983). Culture de tissus végétaux : théorie et pratique. Éditions Elsevier.
- Hussein, S., Ibrahim, R., Ling Pick Kiong, A. (2006). Embryogenèse somatique : une méthode alternative pour la micropropagation in vitro. Journal iranien de biotechnologie, 4(3), 156-161.
- Zimmerman Lynn J. (1993). Embryogenèse somatique : un modèle pour le développement précoce des plantes supérieures. La cellule végétale, 5, 1411-1423.
- Faisal, M., & Alatar, AA (éds.). (2019). Graines synthétiques. DOI:10.1007/978-3-030-24631-0