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Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 1976 (2023) Citer cet article

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Nous avons étudié la réponse physiologique et transcriptomique d'Escherichia coli au début de la phase stationnaire à des diodes électroluminescentes de différentes longueurs d'onde. La croissance et les changements métaboliques d'E. coli O157:H7 ont été examinés sous l'influence d'une lumière éclairée à 465, 520 et 625 nm. Sous un éclairage à 465 nm, la croissance d'E. coli O157:H7 était significativement retardée par rapport à un éclairage à 520 nm et à 625 nm et à un contrôle non éclairé. Les changements métaboliques ont été examinés dans ces conditions d'éclairage et non éclairées sur la base de lectures transcriptomiques. La réponse transcriptomique sous 520 nm et 625 nm est restée presque similaire à celle du contrôle, à l'exception de quelques gènes régulés positivement et négativement. Les lectures transcriptomiques métaboliques des glucides étaient considérablement régulées à la baisse sous un éclairage à 465 nm par rapport à un éclairage à 520 nm et à 625 nm et à un contrôle non éclairé montrant un épuisement du glucose comme seule source d'énergie pendant la phase exponentielle. La dégradation des acides gras, telle que les gènes liés au régulon à la mode, a été régulée positivement dans les cellules sous un éclairage de 465 nm, révélant le déplacement des cellules pour utiliser les acides gras comme nouvelle source d'énergie carbonée au début de la phase stationnaire. Exposition des cellules d'E. coli O157:H7 à des gènes de facteurs de virulence régulés à la baisse par une lumière éclairée de 465 nm, tels que hlyA, hlyB, hlyC, stx1A, stx2B, paa et bdm. Sous le stress d’un éclairage à 465 nm, l’expression des gènes liés au stress et à la motilité flagellaire a été régulée positivement, provoquant une consommation d’énergie et une réduction de la croissance cellulaire. En outre, les lectures transcriptomiques phosphorylées par oxydation étaient régulées positivement sous un éclairage à 465 nm, probablement en raison de la production de ROS qui pourraient impliquer la réduction de la croissance cellulaire au début de la phase stationnaire. Ces résultats indiquent que E. coli O157:H7 pathogène répond différemment à une longueur d'onde différente des diodes électroluminescentes utilisées dans cette étude.

La production de plantes d'intérieur avec des diodes électroluminescentes artificielles présente aujourd'hui un grand intérêt compte tenu de la production de légumes biologiques dans un environnement de contrôle propre et précis et de la lutte contre les ressources foncières et les facteurs environnementaux1. Différents types de légumes, comme les tomates, les pommes de terre, les piments, les choux et les laitues, ont été cultivés avec succès dans des usines intérieures1. La lumière, la température, l’humidité, l’air et la nutrition sont les facteurs les plus essentiels à la croissance des plantes. Les usines de plantes d’intérieur sous environnements contrôlés ont un potentiel de production et des avantages plus élevés que l’horticulture traditionnelle. Comme il a déjà été signalé que le changement climatique entraîne d’importantes pertes de production alimentaire2,3. De plus, le changement climatique et les catastrophes naturelles ont un impact négatif sur la production agricole majeure, comme la production de maïs dans le nord-est de la Chine, réduite de moitié entre 1997 et 20174. On estime que ces changements climatiques extrêmes pourraient entraîner de graves pénuries alimentaires et la faim pendant 170 ans. millions de personnes d’ici 20805,6.

Afin de répondre à la pénurie alimentaire, la production de plantes d’intérieur est considérée comme la meilleure approche alternative nécessitant des lumières artificielles pour la photosynthèse des plantes. Parmi les lumières artificielles, les diodes électroluminescentes (LED) sont considérées comme la meilleure option, car elles présentent plusieurs avantages tels que l'absence de lampes au mercure à basse pression (LPM), leur petite taille, leur longue durée de vie, leur non thermique et peuvent également être utilisées efficacement pour augmenter les valeurs nutritionnelles. et contrôler la population microbienne dans les plantes et les légumes7,8. L'effet des LED de différentes longueurs d'onde a déjà été étudié pour étudier leurs effets sur les légumes et les fruits. Des LED telles que celles de 660 nm étaient efficaces pour l’accumulation prédominante de caroténoïde (β-cry) chez les mandarines Satsuma9. De plus, les LED bleues (465 nm) et rouges (625 nm) sur les plants de pois ont augmenté la concentration de chlorophylle et de β-carotène10.