Biotech Afrique- L’industrie florissante de la pollinisation artificielle – Act-in-biotech

  • Quatre-vingt dix pour cent des plantes à fleurs ont besoin de l’aide d’animaux pollinisateurs pour se reproduire, y compris la plupart des cultures vivrières que nous consommons.
  • Mais le déclin massif des populations d’abeilles, les pollinisateurs les plus efficaces, et le coût croissant pour les agriculteurs de les louer pour polliniser leurs cultures, ont stimulé la croissance de l’industrie de la pollinisation artificielle.
  • Les technologies testées dans ce domaine incluent la livraison de pollen par des drones et des véhicules guidés au laser et même la dispersion via des bulles de savon.
  • Les partisans de la pollinisation artificielle disent qu’elle peut à la fois combler le vide laissé par le nombre décroissant de pollinisateurs naturels et aider à la conservation de ces espèces; mais d’autres disent que cette technologie pourrait ne pas être nécessaire si l’accent était davantage mis sur la conservation.

Dans un épisode de l’émission de science-fiction dystopique Netflix «Black Mirror», des abeilles artificielles ont été déployées pour polliniser les plantes du monde après une extinction massive des pollinisateurs. Une excellente idée, jusqu’à [SPOILER ALERT] les robots-abeilles sont programmés pour le meurtre.

Nous sommes loin de lancer de fausses abeilles dans la nature, disent les experts, mais le déclin mondial des pollinisateurs n’est pas de la science-fiction. La pollinisation artificielle est une véritable industrie, avec une pointe d’innovation en plein essor. Une technique récemment développée utilise une approche plus fantaisiste de la pollinisation: les bulles.

Un groupe de chercheurs du Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) a publié une étude dans iScience suggérant que les bulles de savon pourraient être utilisées comme une méthode de pollinisation artificielle de basse technologie.

Représentation artistique d’une pollinisation par bulles de savon dans un verger de poiriers en fleurs par Eijiro Miyako.

«Cela ressemble un peu à de la fantaisie, mais la bulle de savon fonctionnelle permet une pollinisation efficace», a déclaré l’auteur principal Eijiro Miyako, professeur agrégé à l’École des sciences des matériaux du JAIST.

Dans le passé, le groupe de recherche de Miyako utilisait de minuscules drones (2 centimètres ou 0,8 pouces) avec une tache de crins de cheval chargés de pollen pour polliniser les fleurs. Mais le approche manquait de finesse, les bourdons s’écrasant et endommageant parfois les fleurs.

Pollinisateur artificiel en action. Vidéo de Chechetka et al 2017.

Tout en essayant d’affiner le problème de pollinisation, Miyako a passé la journée dans un parc avec son fils faisant des bulles. Une bulle a atterri sur la joue de l’enfant et Miyako a été frappé par une idée: que la sphère en vol stationnaire délicate peut être juste l’outil pour le travail.

L’équipe de recherche a confirmé que les bulles pouvaient effectivement transporter du pollen, puis s’est mise au travail pour formuler la recette de savon idéale (un savon cosmétique couramment utilisé, 0,04% de lauramidopropyl bétaïne, plus du calcium et des ions pour favoriser la germination, il s’avère). L’équipe a rempli des pistolets à bulles avec la solution de bulles de pollen et a explosé des poiriers. Les poiriers pollinisés par bulles ont produit des fruits viables, démontrant que la méthode fonctionnait.

Pour leur test final, les chercheurs ont chargé la solution de bulles de pollen dans un drone autonome contrôlé par GPS. D’une hauteur de 2 mètres (6 pieds) et se déplaçant à 2 mètres par seconde, le drone a ciblé les faux lys avec une précision de 90%.

Vidéo fournie par Eijiro Miyako.

Le problème avec la technique des bulles, cependant, est qu’elle ne fonctionne que dans des conditions météorologiques idéales et, même dans ce cas, de nombreuses bulles sont gaspillées par le vent. Donc, le processus a besoin de travail avant de pouvoir être commercialisé.

Cependant, d’autres méthodes de pollinisation artificielle sont déjà sur le marché et l’industrie se développe. Les amandes, les cerises, les kiwis, les poires et les citrouilles ne sont que quelques-unes des espèces pollinisées artificiellement dans des pays comme l’Australie, Israël, les États-Unis et la Nouvelle-Zélande.

Une société de pollinisation artificielle basée en Israël, Edete Precision Technologies for Agriculture (Edete), utilise des lasers dans sa méthode. Des machines spéciales séparent le pollen des fleurs et le pollen est stocké jusqu’à 18 mois. Lorsque le moment est venu pour la pollinisation, des véhicules spécialement équipés descendent les rangées de vergers en soufflant doucement le pollen, qui reçoit une charge électrostatique pour empêcher les grains individuels de coller ensemble. Les véhicules utilisent lidar capteurs (une technologie laser de type radar) pour la précision, restant à moins de 10 cm (4 po) des contours des arbres.

Une machine de pollinisation Edete se déplaçant dans un verger. Photo gracieuseté de Keren Mimran / Edete.

La pollinisation se produit lorsqu’un grain de pollen se pose sur la stigmatisation collante de la plante. Un tube pollinique pénètre dans l’ovaire de la plante, transférant le matériel génétique. L’ovaire se développe alors en un fruit à graines. Certaines plantes peuvent s’auto-polliniser, mais beaucoup, y compris la plupart des aliments que nous mangeons, doivent être pollinisées de manière croisée avec du pollen d’un individu différent pour produire des fruits mûrs et sains.

Le pollen est soit transporté par le vent, l’eau ou un pollinisateur animal. On estime que 90% de toutes les plantes à fleurs nécessitent une aide animale pour se reproduire, et il y a quelque chose à dire 200 000 espèces de pollinisateurs pour faire le travail.

Les abeilles, originaires d’Europe et d’Asie, ne sont qu’un groupe d’environ 20 000 espèces d’abeilles dans le monde. Certains vivent dans le sol et d’autres sur des sommets hauts et frais. Certains sont sociaux, comme les abeilles. Certains sont jaunes et flous tandis que d’autres sont bleu métallique, vert ou noir.

«Les abeilles sont l’un des pollinisateurs les plus efficaces», a déclaré à Mongabay, un scientifique de la conservation au Chicago Botanic Garden, qui étudie la population et l’écologie communautaire des plantes et des pollinisateurs. «Une fois que vous commencez à regarder à quoi ressemblent toutes ces abeilles, il y a une diversité étonnante.

Une abeille vert-bleu au Costa Rica. Il existe plus de 20 000 espèces d’abeilles. Photo de Rhett A. Butler.

Alors pourquoi les scientifiques se donnent-ils la peine d’inventer des bulles spéciales et des machines laser pour polliniser les cultures alors que les abeilles ont évolué au cours de millions d’années pour faire ce travail de manière efficace, précise et rentable?

La première raison est que les abeilles disparaissent. Les scientifiques ont rapporté le pollinisateur décline et dans deux domaines. L’un est un déclin des abeilles, via trouble d’effondrement des colonies, et l’autre est le déclin plus général des pollinisateurs indigènes. Perte et fragmentation de l’habitat; agents pathogènes et la maladie; pesticides, insecticides tels que le néonicotinoïdes, herbicides et fongicides utilisés dans l’agriculture et l’aménagement paysager; les espèces envahissantes; changement climatique; et compétition entre les abeilles domestiques et les abeilles indigènes sont quelques-unes des causes signalées du déclin des pollinisateurs.

La deuxième raison a à voir avec les affaires de pollinisation. Dans de nombreux cas, les agriculteurs louent des abeilles pour polliniser leurs cultures saisonnières. Aux États-Unis, par exemple, plus de 2 millions d’abeilles sont expédiées de tout le pays vers la Californie à la fin de l’hiver juste pour polliniser les amandiers.

À mesure que les populations d’abeilles diminuent, leur location est devenue plus chère. Actuellement, la pollinisation des amandes nécessite environ deux ruches par acre, à un coût de 200 $ à 240 $ par ruche. Les coûts devraient augmenter de près de 20% l’année prochaine, selon Edete. En Chine, les agriculteurs ont trouvé pollinisation manuelle être moins cher que de louer des ruches dans certains vergers de pommiers.

Une abeille dans une fleur d’amande. Photo de Fir0002 / Flagstaffotos via Wikimedia Commons (CC BY-NC 3.0).

Cette entreprise de location d’abeilles est également assez stressante pour les abeilles. Suivons une ruche d’abeilles mellifères louées lors d’un road trip de pollinisation à travers les États-Unis: premier arrêt, les fermes d’amandiers de Californie.

« C’est comme un océan de fleurs d’amandiers, et donc ils ne peuvent manger des amandes que pendant un mois ou quelle que soit la durée de leur vie », a déclaré Caradonna dans le podcast Visite mystère botanique. «C’est un peu comme si je disais ‘OK, vous ne pouvez manger que des tacos surgelés pendant un mois.’ Cela deviendrait ennuyeux après un certain temps. Cela deviendrait monotone. Et vous pourriez commencer à vous sentir un peu malade.

De plus, les abeilles sont exposées aux pesticides et à un peu de l’arsenic toxique présent dans le pollen et le nectar d’amande. Une fois la saison des amandes terminée, les abeilles sont transportées par camion, dans leurs ruches, à leur prochain concert de monoculture, pommes à Washington, par exemple, puis sur la côte opposée pour les citrouilles.

Une seule colonie d’abeilles peut passer des mois à se déplacer d’un endroit à l’autre. Tout ce stress rend les abeilles plus sensibles aux maladies et aux parasites. Dans certaines cas, les maladies peuvent se propager des abeilles domestiques aux abeilles indigènes.

Une abeille de l’Ouest (Apis mellifera) transportant du pollen. Photo par Andreas Trepte (CC BY SA 2.5).

Tant que nous comptons sur une vaste agriculture en monoculture pour nourrir les gens, et que la location d’abeilles devient moins économique, la pollinisation artificielle est peut-être là pour rester. Et cela pourrait même avoir un rôle à jouer dans la conservation des abeilles, a déclaré Keren Mimran, vice-président du développement commercial et du marketing chez Edete, à Mongabay.

«Nous croyons vraiment, tout le monde ici dans l’entreprise croit, que s’il n’y a pas d’abeilles, ce sera une catastrophe», a déclaré Mimran. «Nous croyons que l’humanité doit faire tout ce qui est en son pouvoir pour protéger les abeilles.»

La pollinisation artificielle, selon Mimran, permet aux apiculteurs de placer des ruches dans des endroits où il y a une nourriture plus saine pour les abeilles, où elles peuvent se nourrir plus facilement et où elles peuvent travailler sur des plantes non commerciales et sont moins susceptibles de propager des maladies aux abeilles indigènes.

D’autres hésitent à chanter trop fort les louanges de la pollinisation artificielle.

«Je ne veux pas étouffer l’innovation», a déclaré Caradonna, «mais ce qui m’inquiète, c’est que la discussion sur la pollinisation artificielle peut détourner notre attention de la conservation des pollinisateurs… Si nous soutenons les pollinisateurs indigènes, nous n’aurons peut-être pas besoin d’une pollinisation de science-fiction géniale . »

La pollinisation artificielle, dit Caradonna, ne fonctionne vraiment que dans ces systèmes homogènes de monoculture. Lorsque vous ajoutez la complexité d’un système naturel, avec des millions d’espèces différentes de plantes à polliniser, la perspective devient beaucoup plus difficile. Contrairement à «Black Mirror», nous sommes loin de la pollinisation artificielle pour faire le travail de notre panthéon de pollinisateurs indigènes et diversifié.

Citation:

Yang, X. et Miyako, E. (2020). Pollinisation par bulles de savon. Iscience, 23(6), 101188. doi:10.1016 / j.isci.2020.101188

Image de bannière d’une bulle de savon transportant du pollen vers une fleur avec l’aimable autorisation d’Eijiro Miyako.

Liz Kimbrough est rédactrice pour Mongabay. Retrouvez-la sur Twitter @lizkimbrough_

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