Le riz nourrit le monde. Mais une mauvaise herbe qui lui ressemble a de nombreuses façons de progresser. Le riz adventice est un ravageur agricole ayant un impact économique mondial. Il s’agit d’une mauvaise herbe agressive qui concurrence le riz cultivé et entraîne des pertes de rendement de plusieurs milliards de dollars dans le monde. Aux États-Unis seulement, les pertes de récoltes attribuées aux mauvaises herbes du riz pourraient nourrir 12 millions de personnes supplémentaires chaque année.
Une étude de l’Université de Washington à Saint-Louis offre de nouvelles informations sur les changements génétiques qui donnent au riz adventice son avantage sur le riz cultivé dans les régions tropicales du monde. Écrire dans Communications naturellesdes chercheurs rapport que l’une des armes secrètes du riz adventice est sa promiscuité : le riz adventice se croise facilement avec le riz sauvage naturel qui pousse à proximité.
Le biologiste Kenneth Olsen, professeur George William et Irene Koechig Freiberg de biologie en arts et sciences, a travaillé avec des partenaires en Chine, en Malaisie et en Thaïlande pour mener cette recherche. Les scientifiques ont analysé les séquences du génome entier de 217 échantillons de riz sauvage, adventice et cultivé et ont découvert que l’hybridation du riz sauvage avec des adventices a contribué de manière substantielle à l’évolution du riz adventice d’Asie du Sud-Est.
« Dans le cas du riz, les barrières au flux génétique entre la culture et ses espèces sauvages apparentées sont assez faibles par rapport à d’autres espèces cultivées », a déclaré Olsen. « Ces bordures poreuses du riz peuvent faciliter l’évolution et l’adaptation des plantes adventices apparentées. »
Dans l’ensemble, la diversité génétique du riz planté en Asie du Sud-Est est plus élevée qu’aux États-Unis. Il existe une énorme demande de riz sur le marché dans cette partie du monde, et les facteurs climatiques et environnementaux jouent également un rôle dans les choix que font les agriculteurs lorsqu’ils plantent du riz.
« Les agriculteurs de l’Asie du Sud-Est continentale, notamment de la Thaïlande, du Myanmar et du Vietnam, et de la plupart des régions insulaires d’Indonésie, des Philippines et de certaines parties de la Malaisie, cultivent une large gamme de variétés de riz de plaine et de montagne », a déclaré BK Song, un chercheur malaisien sur les mauvaises herbes. est un autre auteur correspondant de la nouvelle étude. « Il s’agit notamment de variétés élites modernes et de variétés locales traditionnelles. »
Les riziculteurs d’Asie du Sud-Est ont commencé à utiliser certaines des mêmes technologies de plantation mécanisées que celles utilisées aujourd’hui par les riziculteurs industriels aux États-Unis.
Mais une fois en terre, les plants de riz plantés en Asie du Sud-Est côtoient les plants de riz sauvage que l’on trouve encore aujourd’hui à côté des rizières cultivées. C’est quelque chose qui n’arrive pas dans les rizières américaines.
« L’ancêtre commun du riz sauvage, Oryza rufipogon, n’est pas présent dans les zones tempérées, notamment aux États-Unis, en Asie du Nord-Est et en Europe », a déclaré Song. « Le croisement entre le riz cultivé et le riz sauvage dans les champs américains est impossible. »
Dans leur nouvelle étude, Olsen et ses collègues ont déterminé que l’hybridation entre le riz sauvage et le riz adventice en Asie du Sud-Est a permis à certaines mauvaises herbes de mieux s’adapter en tant que mauvaises herbes agricoles, leur donnant un avantage compétitif sur les plants de riz cultivés. Par exemple, certaines mauvaises herbes sont très efficaces pour disperser leurs graines dans les rizières car elles portent des copies du gène du riz sauvage qui entraînent l’éclatement libre des graines de la tige du grain.
Les résultats génomiques ont également indiqué que le riz adventice d’Asie du Sud-Est a développé ses astuces à travers de nombreuses voies évolutives différentes se déroulant en parallèle, y compris certaines mauvaises herbes qui ont été dédomestiquées ou sont devenues sauvages après avoir commencé comme riz cultivé, en plus de celles qui ont changé au fur et à mesure. résultat d’un croisement avec du riz sauvage.
« Notre étude met en évidence comment l’introgression adaptative – en d’autres termes, le flux génétique – provenant d’espèces sauvages peut contribuer à l’évolution des mauvaises herbes agricoles », a déclaré Olsen. « Nous savons que ce processus se produit depuis un certain temps. Mais il s’agit de la première étude à fournir une caractérisation génomique détaillée du phénomène.
« Il est important de reconnaître que la domestication des cultures est un processus évolutif progressif et non un événement en une seule étape », a-t-il déclaré. « De même, je pense que nous courons le risque de simplifier à l’extrême la situation en catégorisant chaque plant de riz comme sauvage, comme mauvaise herbe ou comme culture. La véritable dynamique est beaucoup plus complexe. »
Ainsi, la bataille mondiale contre le riz adventice se poursuit, sur autant de fronts qu’il y a de champs.
Tonapha Pusadee, un autre co-auteur de l’étude, a déclaré : « En Thaïlande, il existe de nombreuses façons de gérer l’invasion du riz adventice dans les rizières cultivées. Par exemple, certains agriculteurs coupent les panicules ou utilisent un produit chimique pour éliminer l’invasion du riz adventice, qui est plus haut que le riz cultivé. Certains agriculteurs choisissent de laisser les champs en jachère pendant quelques années.
« Cependant, jusqu’à présent, la gestion du riz adventice en Thaïlande n’a pas été couronnée de succès, car le riz adventice s’adapte mieux que le riz cultivé dans de nombreux domaines, à l’exception de la qualité de cuisson des grains. »
Plus d’information:
Li, LF. et al, Les frontières poreuses à l’interface sauvage-culture favorisent l’adaptation des mauvaises herbes en Asie du Sud-Est, Communications naturelles (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-45447-0