Les avantages des glucosinolates des brocolis

Les glucosinolates se transforment en isothiocyanates, qui contribuent à l’élimination des pestes végétales et des agents pathogènes.
D’autres facteurs associés à la modification des sols de culture des brocolis peuvent avoir des effets, en plus de ceux associés aux glucosinolates, vis-à-vis du développement des sols suppresseurs de maladie.
Les producteurs s’aident des cultures de brocolis et d’autres brassicacées dans les rotations de cultures pour mieux gérer l’intégrité du sol et réduire la pression des maladies.

Que sont les glucosinolates ?
Les glucosinolates sont des composés contenant du soufre qui se trouvent naturellement dans les espèces brassicacées, comme le brocoli et le chou.¹ Lorsque les glucosinolates sont décomposés par l’enzyme myrosinase, également présente dans les plantes brassicacées, ils se transforment en d’autres composés, notamment des isothiocyanates (ITC). Des études ont démontré que les ITC protègent les plantes contre certaines maladies et pestes et sont utiles pour la biofumigation lorsque des brassicacées sont incorporées au sol comme engrais vert.

Plus de 130 composés de glucosinolate différents ont été caractérisés. Les différents composés sont produits par des espèces brassicacées différentes et divers glucosinolates peuvent être présents dans les différents tissus (racines ou feuilles), dans une même plante.² Les composés de glucosinolate généralement présents dans le brocoli incluent la sinigrine, la glucoraphanine et la gluconapine. Typiquement, les niveaux de concentration les plus élevés se trouvent dans les feuilles, les bourgeons, les graines et les germes des brocolis. Le taux de glucosinolates produits dans les tissus du brocoli dépend du sol et des conditions météorologiques, ainsi que des niveaux de fertilisation, des méthodes de culture et de la saison de culture (printemps ou automnes).²

Les glucosinolates et leurs dérivés ITC font l’objet de nombreuses recherches, en raison du rôle qu’ils jouent dans la défense de la plante, de leurs effets sur la santé du sol et de leurs potentiels avantages pour la santé des consommateurs de légumes de la famille des brassicacées comme le brocoli. Une étude sur les effets des glucosinolates produits par plusieurs cultures de brassicacées, sur deux agents pathogènes bactériens et des agents pathogènes fongiques a démontré que les dérivés de glucosinolate inhibaient la croissance des agents pathogènes dans les cultures et que le niveau d’inhibition dépendait de la quantité de composé testé. Cette étude a également démontré que les différents agents pathogènes répondaient différemment aux composés spécifiques, confirmant ainsi que la capacité d’une plante à supprimer un agent pathogène dépend des composés présents dans la plante et des souches spécifiques de l’agent pathogène concerné.³

La santé du sol
En plus de jouer un rôle dans les propriétés résistantes aux maladies d’une plante, les glucosinolates et les ITC peuvent aider à traiter les pestes, en affectant les agents pathogènes et les pestes dans le sol. La biofumigation désigne le processus au cours duquel les résidus d’une espèce de brassicacées spécifique, comme le brocoli, sont ajoutés au sol afin d’éliminer les bactéries, les champignons et les mauvaises herbes.^4,5 L’élimination des ces éléments est, selon toute vraisemblance, due à la libération des ITC des tissus macérés et en décomposition.

Des études laboratoires ont démontré, de manière constante, les effets toxiques des ITC sur les agents pathogènes des plantes qui se développent en culture³. Toutefois, il est difficile d’extrapoler les résultats de ces études pour en déterminer l’efficacité sur le terrain. La quantité d’ITC libérés dépend de plusieurs facteurs, autres que le simple niveau de glucosinolates présents dans les résidus de plantes. La conversion des glucosinolates en ITC dépend de la quantité de myrosinase présente dans les tissus des plantes et de facteurs environnementaux, comme la température du sol, l’humidité et d’autres caractéristiques du sol.

Par conséquent, l’efficacité de la biofumigation sur les espèces de brassicacées, comme le brocoli, pour éliminer les agents pathogènes du sol peut être considérablement influencée par les méthodes d’incorporation et de destruction des cultures, ainsi que par divers facteurs environnementaux au niveau du sol.¹²

Une étude de terrain publiée en 1999 a démontré que l’ajout de résidus de brocoli dans le sol permet d’éliminer efficacement les taux de fanaison due au verticillium, dans les cultures de brocolis et de choux-fleurs (figure 1).⁴ Une étude complémentaire a démontré que la rotation de cultures de brocoli en hiver et de cultures de fraises en été, en Californie, a permis de réduire le taux d’agents pathogènes Verticillium dahliae dans le sol, de minimiser la fanaison due au verticillium des plants de fraises et d’augmenter la croissance des fraisiers et la production de fruits, par rapport aux cultures en rotation n’incluant pas de culture de brassicacées.⁶

D’autres études ont démontré que les modifications du sol comportant des résidus de cultures de brassicacées peuvent inhiber un certain nombre de pestes végétales, notamment des bactéries pathogènes comme les Ralstonia solanacearum, Pseudomonas marginalis, et Streptomyces scabies, les nématodes, notamment les nématodes à galles des racines et les nématodes à kyste de la pomme de terre et les agents pathogènes fongiques ou assimilés, comme les Sclerotinia minor, Sclerotinia sclerotiorum, Verticillium dahliae, Rhizoctonia solani, Aphanomyces euteiches, et Pythium ultimum.^7,8,9

Des projets impliquant des résidus de plants de moutarde en lieu de paillis ont démontré une réduction du taux de détérioration des laitues causée par le champignon Sclerotinia minor, ainsi qu’une augmentation de la production de laitues. En outre, les plants de laitue ont produit des têtes plus grosses sur les parcelles traitées avec la moutarde de type « Ida Gold », qui produit des niveaux plus élevés de glucosinolates.¹⁰ D’autres études portant sur les effets des cultures de protection et de l’engrais vert sur la détérioration des laitues ont montré que le traitement à l’aide des brassicacées avait peu ou pas de propriétés favorables à l’élimination des maladies.¹¹ Les effets de la biofumigation par les brassicacées et le rôle des glucosinolates dans l’élimination des maladies du sol restent confus et font l’objet de recherches continues.

De plus, les composés autres que les glucosinolates présents dans le brocoli et dans d’autres espèces de brassicacées auraient aussi un rôle à jouer dans l’élimination des agents pathogènes. Il a été démontré que l’ajout de résidus de brocolis dans le sol stimule la communauté naturelle d’organismes de biocontrôle dans le sol. En outre, l’activité de ces antagonistes élimine les agents pathogènes du sol.⁷ Les effets d’autres cultures de brassicacées pour l’élimination des maladies du sol ont été étudiés, notamment le colza, le radis, le navet, la moutarde blanche et la moutarde brune.^9,13 L’utilisation du brocoli comme engrais vert représente un avantage certain, car il s’agit d’une espèce horticole précieuse qui permet de générer des bénéfices agricoles. De plus, le brocoli s’adapte bien aux calendriers de rotation avec d’autres légumes.

Sources:

¹ James, D., Devaraj, S., Bellur, P., Lakkanna, S., Vicini, J., and Boddupalli, S. 2012. Novel concepts of broccoli sulforaphanes and disease: Induction of phase II antioxidant and detoxification enzymes by enhanced-glucoraphanin broccoli.Reviews 70:654–665.

² Motisi, N., Montfort, F., Doré, T., Romillac, N., and Lucas, P. 2009. Duration of control of two soilborne pathogens following incorporation of above- and below-ground residues of Brassica juncea into soil. Plant Pathology 58:470–478.

³ Sotelo, T., Lema, M., Soengas, P., Cartea, M., and Velasco, P. 2015. In vitro activity of glucosinolates and their degradation products against Brassica-pathogenic bacteria and fungi. Appl Environ Microbiol 81:432– 440.

⁴ Subbarao, K., Hubbard, J., and Koike, S. 1999. Evaluation of broccoli residue incorporation into field soil for Verticillium wilt control in cauliflower. Plant Dis. 83:124-129.

⁵ Traka, M. and Mithen, R. 2009. Glucosinolates, isothiocyanates and human health. Phytochem Rev 8: 269-282.

⁶ Subbarao, K., Kabir, Z., Martin, F., and Koike, S. 2007. Management of soilborne diseases in strawberry using vegetable rotations. Plant Dis. 91:964-972.

⁷ Shetty, K., Subbarao, K., Huisman, O., and Hubbard, J. 2000. Mechanism of broccoli-mediated Verticillium wilt reduction in cauliflower. Phytopathology 90:305-310.

⁸ Larkin, R. 2015. Soil health paradigms and implications for disease management. Annual Review of Phytopathology 53:199–221.

⁹ Larkin, R. and Griffin, T. 2007. Control of soilborne potato diseases using Brassica green manures. Crop Protection 26:1067–1077.

¹⁰ Daugovish, O., Downer, J., and Mochizuki, M. 2007. Mustard-derived biofumigation for lettuce in coastal California. Hortscience 42:953-953.

¹¹ Bensen, T., Smith, R., Subbarao, K., Koike, S., Fennimore, S., and Shem-Tov, S. 2009. Mustard and other cover crop effects vary on lettuce drop caused by Sclerotinia minor and on weeds. Plant Dis. 93:1019-1027.

¹² Matthiessen, J. and Kirkegaard, J. 2006. Biofumigation and enhanced biodegradation: opportunity and challenge in soilborne pest and disease management. Critical Reviews in Plant Sciences 25: 235-265.

¹³  Debode, J., Clewes, E., De Backer, G., and Hofte, M. 2005. Lignin is involved in the reduction of Verticillium dahliae var. longisporum inoculum in soil by crop residue incorporation. Soil Biol. Biochem. 37:301-309.

¹⁴ Johnson, I. 2002. Glucosinolates in the human diet. Bioavailability and implications for health. Phytochemistry Reviews 1: 183–188.

¹⁵ Sarikamis, G., Marquez, J., MacCormack, R., Bennett, R., Roberts, J., and Mithen, R. 2006. High glucosinolate broccoli: a delivery system for sulforaphane. Molecular Breeding 18:219-228.

^* Notez que les étiquettes des produits de consommation qui indiquent contenir des éléments nutritifs et sains liés au brocoli doivent être conformes aux règlementations de la FDA à cet égard.

Les résultats individuels peuvent varier, tout comme les performances, en fonction de la situation géographique et d’une année à l’autre. Les informations fournies dans le présent document ne constituent pas un indicateur des résultats que vous obtiendrez, car les conditions météorologiques, le sol et la croissance peuvent varier localement. Dans la mesure du possible, les producteurs doivent évaluer les données de plusieurs sites et sur plusieurs années. Les recommandations incluses dans cet article se basent sur les informations obtenues à partir des sources citées et doivent être utilisées uniquement à titre de référence concernant l’association des glucosinolates et de l’élimination des agents pathogènes et des pestes végétales. Le contenu de cet article ne doit en aucun cas se substituer à l’avis professionnel d’un producteur, d’un agriculteur, d’un agronome, d’un pathologiste végétal ou d’un professionnel similaire spécialiste de ce sujet.

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Les avantages des glucosinolates des brocolis

Figure 1.  Les effets des résidus de brocolis, avec ou sans bâche, choux-fleurs et choux-fleurs, choux-fleurs et jachère, traitement de contrôle avec bâche, traitement de contrôle sans bâche et deux fumigants de sol au niveau de la fanaison due au verticillium. Avec l’autorisation de K. Subbarao—© APS. Reproduit avec l’autorisation de Subbarao, K. V., Hubbard, J. C., et Koike, S. T. 1999. Évaluation de l’ajout de résidus de brocolis dans le sol de culture pour traiter la fanaison des choux-fleurs due au verticillium Plant Dis. 83:124-129.