Divers plants de riz, à la fois témoins et mutants, entre trois et quatre semaines après l’inoculation. Crédit : IRD / Laurence Albar
Le soi-disant virus de la marbrure jaune du riz (RYMV) est responsable de pertes de récoltes élevées en Afrique, en particulier chez les petits agriculteurs. Une équipe de recherche de l’Université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) et de l’Institut national de recherche pour le développement durable (IRD) a produit des lignées de riz résistantes à la maladie grâce à l’édition du génome. Les variétés de riz dont l’équipe décrit le développement dans Journal de biotechnologie végétaleconstituent une étape préliminaire vers la capacité de générer des variétés élites résistantes et adaptées localement pour les petits producteurs alimentaires en Afrique.
RYMV est un ARN virus propagation par les coléoptères et le contact direct de feuille à feuille. En Afrique, où la majorité des producteurs exploitent des parcelles d’à peine un hectare, entre dix et cent pour cent des récoltes de riz sont régulièrement perdues à cause de ce virus. Cela constitue un problème potentiellement mortel pour les agriculteurs les plus pauvres.
Développement de variétés de riz résistantes
Il n’existe aucune protection efficace contre le virus. « La seule véritable protection consiste à développer des variétés de riz possédant un gène de résistance au RYMV, ce qui rendrait la plante invulnérable », explique le Dr Yugander Arra, auteur principal de l’étude maintenant publiée dans Journal de biotechnologie végétale.
Une équipe de recherche de l’Institut de physiologie moléculaire du HHU (dirigée par le professeur Wolf B. Frommer) et de l’Institut de recherche pour le développement (IRD) de Montpellier, en France, a développé de telles lignées de riz résistantes.
Trois gènes de résistance sont actuellement connus ; mutations dans un seul des gènes, appelées RYMV1, 2et 3, suffisent pour obtenir une résistance. La forme résistante rymv2 se produit dans le riz africain à faible rendement (Oryza glaberrima) variétés. RYMV2aussi connu sous le nom RCP5.1, code pour une protéine importante provenant des pores du noyau cellulaire. Dans l’usine modèle Arabidopsis thalianala perte de la seule copie génétique de RCP5 entraîne un large spectre de résistance non seulement aux virus, mais également aux bactéries et aux champignons. Cependant, la croissance est sévèrement limitée, les plantes présentent des lésions spontanées et produisent de faibles rendements. Il était donc important de vérifier si rymv2 la résistance pourrait être transférée à d’autres variétés de riz sans conséquences négatives.
Défis et solutions dans la sélection du riz
En Afrique, d’autres variétés de riz à haut rendement basées sur la culture asiatique espèces Oryza indica sont principalement utilisés et ceux-ci ne possèdent pas le gène de résistance. L’insertion du gène pertinent n’est cependant pas une approche particulièrement prometteuse car les descendants de ces hybrides « inter-espèces » sont très stériles et ne peuvent donc pas se reproduire et transmettre facilement la résistance.
Grâce à la méthode d’édition du génome CRISPR/Cas, le groupe de recherche a montré que les mutations du RYMV2 Le gène peut être produit dans une variété de riz asiatique, ce qui le rend résistant au virus de la même manière que la forme africaine. Dans l’étape suivante, l’objectif est d’éditer de la même manière les variétés élites africaines pertinentes afin de les mettre ensuite à la disposition des petits producteurs africains. Aider ces agriculteurs est l’objectif du consortium de recherche international « Healthy Crops », dirigé par HHU.
Informations génétiques pour l’amélioration des cultures
Les plantes possèdent des mécanismes héréditaires qui étaient utiles à la survie dans les premiers jours de l’évolution, mais qui sont aujourd’hui plus susceptibles d’être nuisibles. Le maïs en est un bon exemple : un gène provoque l’avortement des grains lorsque des conditions de sécheresse prévalent au moment de la fertilisation. Cette caractéristique causée par le gène était bénéfique pour les ancêtres sauvages vivaces des plants de maïs d’aujourd’hui, mais a un effet néfaste sur le rendement des plantes annuelles aujourd’hui utilisées en agriculture.
La situation est similaire avec le riz examiné ici. Professeur Frommer : « Ce trait de résistance est imputable à la perte d’une fonction génétique qui n’est pas essentielle. Si nous désactivons complètement le gène, les plantes se comportent normalement. Cependant, en raison de la perte de la fonction génétique, ils deviennent résistants au virus.
Le Dr Eliza Loo, responsable du groupe Cultures saines, ajoute : « Il s’agit pour ainsi dire d’un archétype qui était utile à ses ancêtres, mais qui entraîne désormais des pertes de récoltes dévastatrices en période de sécheresse. Il semblerait opportun de désactiver ce gène et cela n’entraîne aucun effet secondaire évident.
Résultats prometteurs et orientations futures
Étonnamment, ni la désactivation des fonctions étroitement liées RCP5.2 gène ni les deux gènes RYMV2 et RCP5.2 – du moins dans des conditions de serre – entraîne des dégradations. Il convient également de noter que la perte de RCP5.2 ne conduit pas à RYMV résistance. Tout indique que l’édition du RYMV2 Le gène est une approche prometteuse pour lutter contre la maladie du riz en Afrique.
La recherche a eu lieu dans le cadre du pôle d’excellence pour la recherche végétale CEPLAS et a été financée dans le cadre de la chaire Alexander von Humboldt du professeur Frommer.
