Les chercheurs menant leur expérience sur le terrain. Crédit : Dr Amelia Henry, Institut international de recherche sur le riz, Los Baños, Laguna, Philippines.
Une étude établit un lien entre les modèles d’expression génétique et les traits qui améliorent la tolérance à la sécheresse chez les plants de riz.
Pour de nombreux petits exploitants agricoles d’Asie du Sud et du Sud-Est, le riz est plus qu’un aliment de base, c’est un moyen de subsistance. Des générations de petits exploitants ont compté uniquement sur les précipitations pour irriguer leurs cultures, mais la fréquence et la gravité croissantes des périodes de sécheresse causées par le changement climatique mettent la production de riz sous une pression extrême. Certaines variétés de riz traditionnelles cultivées dans ces régions se sont adaptées aux conditions de sécheresse et pourraient constituer la clé du développement de stratégies permettant de stimuler la production de riz en cas de sécheresse : “Si nous pouvons identifier les gènes impliqués dans la résistance à la sécheresse des variétés de riz traditionnelles, nous pourrons utiliser ces connaissances pour sélectionner de nouvelles variétés de riz plus stables et résistantes à la sécheresse”, explique le Dr Simon “Niels” Groen, premier auteur d’une nouvelle étude passionnante publiée dans The Plant Cell.
C’est ce que le Dr Groen et ses collègues ont entrepris de faire dans le cadre d’une expérience de terrain menée aux Philippines, qui s’est étalée sur deux ans et a porté sur des milliers de plants de riz. En utilisant un panel de 20 variétés de riz différentes, dont certaines étaient connues pour bien résister à la sécheresse, l’équipe a exploré comment les conditions sèches affectent les modèles d’expression génétique dans le riz, comment les plants de riz stressés par la sécheresse coordonnent l’expression génétique entre leurs racines et leurs pousses, et comment ces modèles d’expression génétique sont liés aux caractéristiques qui rendent les plantes plus résistantes dans des conditions sèches.
Pour obtenir du matériel racinaire pour leur étude, l’équipe a dû ouvrir le sol dur comme de la pierre à l’aide de pioches et de marteaux. Comme le dit le Dr Groen, “c’était comme chercher de l’or !”. Leurs efforts ont porté leurs fruits. L’équipe a identifié une série de caractéristiques liées à l’aptitude des plants de riz à la sécheresse, comme l’augmentation de la densité des racines du collet. La sécheresse a eu un effet plus important sur les modèles d’expression génétique dans les racines que dans les pousses, mais l’équipe a identifié des modules de gènes co-exprimés liés à la tolérance à la sécheresse dans les racines et les pousses. Un grand nombre de ces modules comprenaient des gènes qui avaient déjà été associés à une meilleure tolérance à la sécheresse, comme ceux impliqués dans le transport de l’eau des racines vers les pousses et dans la photosynthèse, et un module contenait des gènes connus pour être impliqués dans les interactions avec les champignons mycorhiziens à arbuscules vivant dans le sol. Les interactions entre les racines et les organismes bénéfiques du sol pourraient renforcer la tolérance à la sécheresse en améliorant l’accès aux nutriments et les auteurs sont impatients d’explorer davantage cette possibilité.
L’équipe espère que les modules génétiques identifiés dans leur étude guideront les efforts de sélection de variétés de riz résilientes, atténuant ainsi certaines des pressions d’un monde plus chaud et plus sec : “Nous avons pu voir de nos propres yeux comment la sécheresse peut affecter la production de riz et, surtout, la vie des petits exploitants de la région. Cela a mis en perspective la raison pour laquelle nous effectuons les recherches que nous menons.”
Référence : “Evolutionary systems biology reveals patterns of rice adaptation to drought-prone agro-ecosystems Get access Arrow” par Simon C Groen, Zoé Joly-Lopez, Adrian E Platts, Mignon Natividad, Zoë Fresquez, William M Mauck, III, Marinell R Quintana, Carlo Leo U Cabral, Rolando O Torres, Rahul Satija, Michael D Purugganan et Amelia Henry, 15 novembre 2021, La cellule végétale.
DOI : 10.1093/plcell/koab275
Financement : National Science Foundation Plant Genome Research Program, NYU Abu Dhabi Research Institute, University of California at Riverside.
