Comment les plantes se défendent-elles contre les microbes ? C'est l'un des principaux domaines d'intérêt de la recherche en phytologie. C'est aussi une question importante en soi car elle est directement liée à l'effet de l'immunité des plantes sur la productivité des plantes et par conséquent aux questions entourant la sécurité alimentaire mondiale. Souvent, nous ne considérons pas la science des plantes comme pertinente pour la vie moderne. Pourtant, de nombreux parallèles peuvent être établis entre les plantes et les humains ; car, par exemple, comme les humains, les plantes ont également un système immunitaire complexe pour la défense contre les agents pathogènes. Lorsque nous mettons des mains sales dans notre bouche, cela peut provoquer une infection. de même, l'entrée d'agents pathogènes par les pores stomatiques des feuilles permet l'infection des plantes ! Le projet StomaToy vise à inspirer les enfants très tôt dans la vie à s'intéresser à la science et peut-être à devenir des scientifiques des plantes à l'avenir, et à sensibiliser les membres du public qui s'occupent des enfants.

Les StomaToys combinent la science végétale, l'électronique et l'art pour susciter l'intérêt pour la science végétale et éduquer par le jeu. Ils comprennent le StomaToy électronique interactif, un cahier d'activités, une carte "Fabriquez votre propre StomaToy en papier" et une vidéo. Les jouets montrent comment les plantes réagissent à la lumière, respirent et se défendent contre les agents pathogènes à l'aide de stomates, les «petits pores ou bouches» présents à la surface des feuilles. Le projet est dirigé par le Dr Rucha Karnik et son laboratoire au sein du Groupe de sciences végétales à l'Université de Glasgow. La recherche dans le laboratoire de Karnik est centrée sur la croissance et l'immunité des plantes et est financée par la Royal Society, l'Université de Glasgow, Begonia Trust et le BBSRC. Le projet StomaToy est soutenu par un financement de la Royal Society et du MVLS Engagement Fund.

Dr Abe Karnik et son laboratoire d'interaction homme-machine (HCI) de la School of Computing and Communications de l'Université de Lancaster a conçu et construit le StomaToy interactif, en collaboration avec les phytologues de Glasgow. Il représente une section de feuille et transmet les concepts d'ouverture stomatique activée par la lumière, d'entrée d'agents pathogènes et de signalisation immunitaire cellulaire à l'aide d'affichages lumineux interactifs. Le jouet comporte un «stomate» électronique sous la forme d'une ouverture d'ouverture, qui s'ouvre lorsque la lumière brille sur un capteur. Cela reproduit ce qui se passe dans les plantes réelles lorsque les stomates s'ouvrent sur la face inférieure d'une feuille en réponse à la lumière du soleil, pour réguler la température d'une plante et échanger du CO₂ / vapeur d'eau pour permettre la photosynthèse. Tout comme dans les vraies plantes, les stomates du StomaToy, lorsqu'ils sont ouverts, sont un point d'entrée pour les agents pathogènes nocifs. Lorsque les agents pathogènes pénètrent par les stomates, les cellules sont alertées de leur présence. Des produits chimiques sont envoyés par la plante pour combattre l'agent pathogène, illustrés par des lumières à l'intérieur du jouet qui changent de couleur du bleu au rouge lorsqu'un aimant – représentant « l'agent pathogène » – entre en contact avec les cellules végétales. Les fonctionnalités interactives de StomaToy sont alimentées par micro:bit, ce qui les rend également accessibles aux jeunes apprenants intéressés par la technologie.

Pour donner aux enfants le goût d'être un spécialiste des plantes, le livre d'activités StomaToy, édité par le Dr Rucha Karnik, comprend des expériences d'infection par des agents pathogènes avec des images de plantes Arabidopsis infectées/saines générées au cours de recherches dans son laboratoire. Le livre éduque sur la biologie et les maladies des plantes, ainsi que sur les stomates en tant que gardiens des plantes grâce à des activités amusantes de coloriage et de dessin. La carte StomaToy Cube combine la coloration, la découpe et l'assemblage de votre propre section de feuille. Cela donne aux jeunes enfants l'occasion d'en apprendre davantage sur les plantes, l'organisation des feuilles et le placement des stomates sur les feuilles pour faciliter la transpiration. Le livret StomaToy et le cube de feuilles utilisent l'art du doodle par Dr Mathis Riehle, ingénieur cellulaire travaillant sur les systèmes de mammifères à l'Université de Glasgow. Mathis a interprété et représenté la science végétale à travers son art amusant et attrayant pour les enfants et les adultes.

L'équipe StomaToy comprend des non-scientifiques. Flora Leask, membre du public, a aidé l'équipe scientifique à interpréter le projet de manière à permettre un engagement plus efficace avec des non-scientifiques. Elle et Lingfeng Xia, étudiante au doctorat en sciences végétales au laboratoire de Karnik, ont produit la vidéo StomaToy, présentant son point de vue sur le projet et un entretien avec le biologiste stomatique, le professeur Mike Blatt. Claire Osborne, une administratrice de l'Université de Glasgow, a travaillé avec les scientifiques pour coordonner une présence sur le Web pour le projet, le rendant accessible à un public plus large. Le parcours du projet StomaToy et ses réalisations peuvent être vus tels qu'ils se déroulent sur le Site web StomaToy et sur Twitter @Stomatique_2019.

Les StomaToys ont interagi avec un large public lors du festival des sciences de Glasgow et au Lancaster Fun Palace, et les ressources papier ont été partagées à l'échelle nationale et internationale. Le projet a été une expérience d'apprentissage et de motivation pour l'équipe ainsi que pour son public. L'équipe StomaToy a reçu d'excellents commentaires de la part des publics de sensibilisation et travaille actuellement à développer davantage les StomaToys afin qu'ils puissent être partagés librement avec les écoles maternelles et les écoles à plus grande échelle. Si vous souhaitez utiliser les ressources StomaToy pour l'éducation ou pour l'apprentissage personnel, veuillez envoyer un e-mail au Dr Rucha Karnik (rucha.karnik@glasgow.ac.uk).

Le Dr Rucha Karnik est actuellement chargée de recherche de la Royal Society University à l'IMCSB de l'Université de Glasgow. Elle se concentre sur les pompes à protons de la membrane plasmique des plantes qui sont au cœur de presque tous les aspects de la physiologie végétale, y compris la production de biomasse, le développement des racines, les réponses stomatiques et la défense contre les agents pathogènes.