De nouvelles stratégies pour sauver le grain le plus indispensable au monde

Les plantes, elles sont comme nous, avec des techniques uniques pour gérer le stress. Pour sauver l’une des cultures les plus importantes sur Terre des fluctuations climatiques extrêmes, les scientifiques élaborent les propres stratégies anti-stress des plantes.

Une équipe dirigée par UC Riverside a appris ce qui arrive aux racines des plants de riz lorsqu’ils sont confrontés à deux types de scénarios stressants : trop d’eau ou trop peu. Ces observations forment la base de nouvelles stratégies de protection.

« Cette seule culture est la principale source de calories pour plus de 45% de l’humanité, mais ses récoltes sont en danger », a déclaré Julia Bailey-Serres, généticienne UCR et responsable de l’étude. « Aux États-Unis, les inondations rivalisent avec les sécheresses en termes de dommages aux cultures des agriculteurs chaque année. »

Bien qu’il soit possible pour le riz de prospérer dans des sols inondés, les plantes produisent moins de nourriture ou même meurent si l’eau est trop profonde pendant trop longtemps. Ce travail simulait des inondations prolongées de cinq jours ou plus, dans lesquelles les plantes étaient complètement submergées. Il a également simulé des conditions de sécheresse.

En particulier, les chercheurs ont examiné la réponse des racines aux deux types de conditions, car les racines sont les premiers intervenants invisibles au stress lié aux inondations et à la sécheresse.

Leurs travaux sont décrits dans un nouvel article publié dans la revue Cellule de développement.

Une découverte clé concerne une substance semblable au liège, la subérine, qui est produite par les racines de riz en réponse au stress. Il aide à protéger des inondations ainsi que de la sécheresse.

« La subérine est une molécule lipidique qui aide l’eau aspirée par les racines à atteindre les pousses et aide l’oxygène des pousses à atteindre les racines », a déclaré Bailey-Serres. « Si nous renforçons la capacité de la plante à créer de la subérine, le riz a de meilleures chances de survie par tous les temps. »

Les chercheurs ont pu identifier un réseau de gènes qui contrôlent la production de subérine et peuvent utiliser ces informations pour l’édition de gènes ou la sélection sélective.

« Comprendre la subérine est particulièrement excitant car elle n’est pas susceptible d’être dégradée par les microbes du sol, de sorte que le carbone que la plante met dans les molécules de subérine dans les racines est piégé dans le sol », a déclaré Alex Borowsky, biologiste informatique UCR et co-auteur de l’étude. « Cela signifie que l’augmentation de la subérine pourrait aider à lutter contre le changement climatique en éliminant et en stockant le carbone de l’atmosphère. »

Les chercheurs ont également identifié les gènes contrôlant certains des autres comportements de stress du riz.

« L’une de nos découvertes intéressantes est que lorsque les plants de riz sont immergés dans l’eau, le cycle de croissance des cellules racinaires s’interrompt, puis se rallume peu de temps après que les pousses aient accès à l’air », a déclaré Bailey-Serres.

À l’avenir, l’équipe de recherche prévoit de tester comment la modification de ces réponses au stress peut rendre la plante plus résistante aux conditions humides et sèches.

« Maintenant que nous comprenons ces réponses, nous avons une feuille de route pour apporter des changements ciblés au génome du riz qui se traduiront par une plante plus tolérante au stress », a déclaré Bailey-Serres.

Bien que les fortes pluies et les sécheresses soient de plus en plus menaçantes, Bailey-Serres espère que la nouvelle technologie génétique pourra accroître sa résilience avant qu’il ne soit trop tard.

« Avec l’édition du génome, le fait que nous puissions apporter un changement minuscule mais ciblé et protéger une plante contre les maladies est incroyable. Bien que nos cultures soient menacées, les nouvelles technologies nous donnent des raisons d’espérer », a déclaré Bailey-Serres.