La découverte peut augmenter le rendement d’une culture qui nourrit la moitié du monde

Des essais sur le terrain à petite échelle en Chine ont montré que la variété de riz nouvellement créée, développée grâce à l’édition du génome d’un gène nouvellement découvert, présentait à la fois des rendements élevés et une résistance au champignon qui cause une maladie grave appelée pyriculariose. Le riz est une culture essentielle qui nourrit la moitié de la population mondiale.

Guotian Li, co-auteur principal de l’étude, a d’abord découvert un mutant connu sous le nom de mutant mimétique de lésion alors qu’il travaillait comme chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Pamela Ronald à l’UC Davis. Ronald est co-auteur principal et professeur émérite au Département de pathologie végétale et au Centre de génomique.

“C’est tout un pas en avant que son équipe ait pu améliorer ce gène, le rendant potentiellement utile pour les agriculteurs. Cela le rend important”, a déclaré Ronald.

Les racines de la découverte ont commencé dans le laboratoire de Ronald, où ils ont créé et séquencé 3 200 souches de riz distinctes, chacune possédant diverses mutations. Parmi ces souches, Guotian en a identifié une avec des taches sombres sur ses feuilles.

“Il a découvert que la souche était également résistante à l’infection bactérienne, mais qu’elle était extrêmement petite et à faible rendement”, a déclaré Ronald. “Ces types de mutants” imitant les lésions “ont déjà été trouvés, mais seulement dans quelques cas, ils ont été utiles aux agriculteurs en raison du faible rendement.”

Travailler avec CRISPR

Guotian a poursuivi ses recherches lorsqu’il a rejoint l’Université agricole de Huazhong à Wuhan, en Chine.

Il a utilisé CRISPR-Cas9 pour isoler le gène lié à la mutation et a utilisé l’édition du génome pour recréer ce trait de résistance, identifiant finalement une lignée qui avait un bon rendement et était résistante à trois agents pathogènes différents, y compris le champignon qui cause la pyriculariose.

Lors d’essais sur le terrain à petite échelle plantés dans des parcelles fortement touchées par la maladie, les nouveaux plants de riz ont produit cinq fois plus de rendement que le riz témoin, qui a été endommagé par le champignon, a déclaré Ronald.

“La pyrale est la maladie des plantes la plus grave au monde car elle affecte pratiquement toutes les régions de culture du riz et aussi parce que le riz est une culture énorme”, a déclaré Ronald.

Applications futures

Les chercheurs espèrent recréer cette mutation dans des variétés de riz couramment cultivées. Actuellement, ils n’ont optimisé ce gène que dans une variété modèle appelée “Kitaake” qui n’est pas largement cultivée. Ils espèrent également cibler le même gène dans le blé pour créer du blé résistant aux maladies.

“Beaucoup de ces mutants imitant les lésions ont été découverts et en quelque sorte mis de côté parce qu’ils ont un faible rendement. Nous espérons que les gens pourront aller en examiner certains et voir s’ils peuvent les modifier pour obtenir un bon équilibre entre résistance et rendement élevé », a déclaré Ronald.

Rashmi Jain du département de pathologie végétale et du centre de génomique de l’UC Davis a également contribué à la recherche, tout comme des scientifiques de BGI-Shenzhen, de l’université agricole de Huazhong, de l’académie des sciences agricoles du Jiangxi, de l’université A&F du nord-ouest et de l’académie des sciences agricoles du Shandong, Chine ; le Laboratoire national Lawrence Berkeley et l’UC Berkeley ; l’Université d’Adélaïde, Australie ; et l’Université de Bordeaux, France.

La recherche dans le laboratoire Ronald a été soutenue par la National Science Foundation, les National Institutes of Health et le Joint Bioenergy Institute financé par le US Department of Energy.