Dans le cadre d’une approche à plusieurs volets visant à prévenir les infestations par la plante parasite Striga hermonthica, les chercheurs élucident le rôle des hormones végétales, connues sous le nom de strigolactones (SL). Leurs dernières recherches sont publiées dans Avancées scientifiques.
Les cultures céréalières libèrent des SL qui régulent l’architecture des plantes et jouent un rôle dans d’autres processus liés au développement des plantes et à la réponse au stress. Les SL libérés par les racines des plantes attirent les champignons mycorhiziens, qui fournissent des éléments nutritifs aux plantes. Mais les strigolactones induisent également la germination et l’invasion par la plante parasite Striga, avec de graves impacts sur la production agricole, en particulier sur les rendements céréaliers en Afrique.
Dans une découverte importante, l’équipe a récemment montré que les SL canoniques n’affectent pas l’architecture des plantes chez le riz.
Les chercheurs ont utilisé la technologie CRISPR/Cas9 pour générer des lignées de riz sans SL canoniques et les ont comparées à des plantes de type sauvage. Les phénotypes des pousses et des racines ne différaient pas significativement entre les mutants et le type sauvage, indiquant que les SL canoniques ne sont pas des régulateurs majeurs de l’architecture du riz.
« Savoir quels SL régulent l’architecture des plantes et d’autres fonctions, telles que l’établissement d’une symbiose avec des champignons mycorhiziens bénéfiques ou l’invasion par des plantes parasites des racines, nous permettra d’optimiser et de concevoir un trait sans affecter les autres », explique Jian You Wang, postdoctorant à Al -Le laboratoire de Babili.
La recherche a montré que les SL canoniques contribuent à une symbiose avec les champignons mycorhiziens et jouent un rôle majeur dans la stimulation de la germination des graines chez les mauvaises herbes parasites des racines.
« La diminution de leur niveau, voire l’arrêt complet de leur biosynthèse, peut réduire considérablement les dommages causés par le Striga et d’autres plantes parasites des racines sans provoquer de graves changements architecturaux des plantes ni avoir un impact négatif important sur la mycorhization des plantes », explique Wang.
La modulation de la teneur en SL par l’édition de gènes est une solution à long terme, mais l’application d’inhibiteurs spécifiques de la biosynthèse des SL peut conduire beaucoup plus rapidement à des plantes céréalières dépourvues des strigolactones canoniques.
L’équipe a entrepris d’identifier les produits chimiques qui inhibent la biosynthèse canonique des SL dans le riz. Ils ont découvert qu’un inhibiteur d’enzyme chimique TIS108 réduisait considérablement l’infestation de Striga sans affecter la croissance des plantes ou le rendement en grains.
Ils ont également testé l’effet de TIS108 sur le riz Indica et le sorgho, deux cultures majeures dans les régions infestées de Striga en Afrique. Une fois de plus, ils ont observé une activité de germination du Striga plus faible à partir des exsudats racinaires isolés des plantes traitées.
Al-Babili affirme que l’application directe de TIS108, ainsi que l’utilisation de l’édition de gènes, représentent des stratégies prometteuses pour atténuer la menace posée par le Striga et d’autres plantes parasites des racines pour la sécurité alimentaire mondiale.
« Nous sommes vraiment enthousiasmés par cette découverte ; elle pourrait être utilisée pour atténuer l’infestation de Striga et fournir des orientations dans la biologie SL », dit-il.
Le groupe étudie actuellement l’effet du TIS108 sur le millet perlé, visant à améliorer l’architecture de cette céréale et à augmenter sa résistance au Striga.
Sur la base de leur structure, les SL sont classées comme canoniques ou non canoniques. Comprendre les rôles de chacune de ces sous-familles est important pour développer des céréales résistantes au Striga ainsi que pour concevoir l’architecture des plantes, explique Justine Braguy, ancienne Ph.D. étudiant dans le groupe de Salim Al Babili, un expert mondial de la recherche sur la strigolactone et le Striga.
Plus d’information:
Shinsaku Ito et al, Les strigolactones canoniques ne sont pas le principal déterminant du tallage mais des signaux rhizosphériques importants dans le riz, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.add1278. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1278