Cultiver du blé dans des conditions de sécheresse pourrait être plus facile à l’avenir, grâce aux nouvelles recherches génétiques de l’Université de Californie à Davis.
Une équipe internationale de scientifiques a découvert que le bon nombre de copies d’un groupe spécifique de gènes peut stimuler une croissance racinaire plus longue, permettant aux plants de blé de puiser de l’eau dans des sources plus profondes. Les plantes qui en résultent ont plus de biomasse et produisent un rendement en grain plus élevé, selon un article publié dans la revue Communication Nature.
La recherche fournit de nouveaux outils pour modifier l’architecture des racines du blé afin de résister aux conditions de faible niveau d’eau, a déclaré Gilad Gabay, chercheur postdoctoral au Département des sciences végétales de l’UC Davis et premier auteur de l’article.
Les racines sont la clé d’un meilleur rendement en cas de sécheresse
« Les racines jouent un rôle très important dans les plantes », a-t-il déclaré. « La racine absorbe l’eau et les nutriments pour soutenir la croissance des plantes. Cette découverte est un outil utile pour concevoir des systèmes racinaires afin d’améliorer le rendement dans des conditions de sécheresse chez le blé. »
Beaucoup a été fait pour améliorer la production de blé, mais les pertes dues au stress hydrique peuvent effacer d’autres améliorations. Les plantes qui peuvent s’adapter aux conditions de faible niveau d’eau mais qui ont un rendement accru seront essentielles pour produire suffisamment de nourriture pour une population croissante face au réchauffement climatique.
Jusqu’à présent, on savait peu de choses sur les gènes qui affectent la structure racinaire du blé. La découverte de la famille de gènes – connue sous le nom d’OPRIII – et du fait que différentes copies de ces gènes affectent la longueur des racines est une étape importante, a déclaré le professeur distingué Jorge Dubcovsky, chef de projet dans le laboratoire où travaille Gabay.
« La duplication des gènes OPRIII entraîne une production accrue d’une hormone végétale appelée acide jasmonique qui provoque, entre autres processus, la production accélérée de racines latérales », a déclaré Dubcovsky. « Différentes doses de ces gènes peuvent être utilisées pour obtenir différentes racines. »
De la génomique à l’élevage
Pour obtenir des racines plus longues, l’équipe de chercheurs a utilisé la technologie d’édition de gènes CRISPR pour éliminer certains des gènes OPRIII qui étaient dupliqués dans les lignées de blé à racines plus courtes. En revanche, l’augmentation du nombre de copies de ces gènes a provoqué des racines plus courtes et plus ramifiées. Mais l’insertion d’un chromosome de seigle, qui entraîne une diminution des gènes de blé OPRIII, a provoqué des racines plus longues.
« Le réglage fin du dosage des gènes OPRIII peut nous permettre de concevoir des systèmes racinaires adaptés à la sécheresse, aux conditions normales, à différents scénarios », a déclaré Gabay.
Connaître la bonne combinaison de gènes signifie que les chercheurs peuvent rechercher des variétés de blé qui ont ces variations naturelles et se reproduire pour les distribuer aux producteurs qui plantent dans des environnements à faible teneur en eau.
Junli Zhang, Germán Burguener et Tyson Howell du Département des sciences végétales ont contribué à l’article, tout comme des chercheurs de l’Université agricole de Chine en Chine, de l’Université Fudan en Chine, de l’Institut médical Howard Hughes dans le Maryland, de l’Institut Karolinska en Suède, de l’Université nationale de San Martin en Argentine, Institut technologique de Chascomús en Argentine, UC Berkeley, Université de Haïfa en Israël et UC Riverside Metabolomics Core Facility.
Plus d’information:
Gilad Gabay et al, Les différences de dosage dans les gènes de la 12-OXOPHYTODIÉNOATE RÉDUCTASE modulent la croissance des racines du blé, Communication Nature (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-36248-y