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Discovering susceptibility genes to Rhizoctonia solani in rice as breeding targets for sheath blight disease resistance

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Un ajustement du gène de sensibilité pourrait générer des variétés de riz durables

Des chercheurs financés par l’UE ont identifié des gènes potentiels de sensibilité à la brûlure de la gaine, une maladie fongique qui affecte les cultures céréalières comme le riz, entraînant des pertes de rendement allant jusqu’à 40 %. La manipulation et l’adaptation expérimentales de ces gènes pourraient permettre de contrôler la propagation de la maladie.

Alimentation et Ressources naturelles

Oryza sativa, communément appelé riz asiatique, constitue la deuxième plus grande production céréalière après le maïs. Il s’agit de l’aliment de base le plus consommé de plus de la moitié de la population mondiale. La brûlure des gaines, causée par le pathogène fongique nécrotrophique du sol Rhizoctonia solani, est une maladie majeure du riz qui affecte le rendement et la qualité du grain. Cette maladie constitue une préoccupation croissante, en particulier dans les systèmes de production intensifiés. Les symptômes se développent généralement sur la gaine des feuilles et prend la forme de lésions oblongues imbibées d’eau, de couleur gris verdâtre. Au fur et à mesure que la maladie progresse, ces lésions ont tendance à fusionner, formant des lésions plus grandes avec des centres blanc grisâtre aux bordures irrégulières. Ces lésions interrompent le flux d’eau et de nutriments vers l’extrémité des feuilles.

Une alternative aux méthodes chimiques pour lutter contre la brûlure des gaines

Le déploiement à grande échelle de variétés semi-naines et l’utilisation intensive d’engrais azotés ont provoqué une forte augmentation de l’incidence de la brûlure des gaines dans le riz. Étant donné qu’il n’existe actuellement aucune variété de riz résistante disponible pour la culture, la principale méthode de lutte contre la brûlure des gaines à l’heure actuelle est l’utilisation de fongicides. De plus, le manque de matériel génétique offrant une résistance entrave les programmes de sélection végétale. «Nous avons identifié avec succès des gènes de sensibilité candidats dans le riz qui pourraient servir de cibles pour développer une résistance forte, durable et à large spectre à la brûlure de la gaine», déclare Wladimir Tameling, coordinateur du projet RiZeSisT qui a reçu un financement dans le cadre du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. Un gène de susceptibilité décrit tout gène végétal qui les rend vulnérables à l’infection. Il le fait en hébergeant des interactions compatibles avec les agents pathogènes, ce qui leur permet de se développer et de se reproduire. «L’objectif ultime consiste à modifier la fonction des gènes de sensibilité pour limiter la capacité de l’agent pathogène à induire des maladies», fait remarquer Johanna Acevedo-Garcia, titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie.

Disséquer les mécanismes moléculaires de la sensibilité à R. solani

Johanna Acevedo-Garcia a utilisé des essais biologiques sur feuilles détachées pour évaluer la réponse des plantes à R. solani. En particulier, elle a inoculé des variétés de riz avec R. solani et a utilisé une méthode de criblage en micro-chambre pour quantifier leur résistance. La même méthode a été utilisée pour effectuer un séquençage de l’ARN du riz infecté qui a démontré une régulation à la baisse et à la hausse des gènes induits par des agents pathogènes (respectivement les gènes 135 et 1 091). Ces résultats ont été utilisés pour identifier un certain nombre de gènes de sensibilité candidats dans le riz. Johanna Acevedo-Garcia a rencontré des problèmes avec certains isolats de R. solani obtenus à partir de collections publiques de matériel génétique, ce qui a eu un impact sur son analyse. Après avoir séquencé les génomes, elle a découvert qu’il ne s’agissait pas de R. solani mais d’un micro-organisme différent. «Il s’est également avéré complexe d’adapter efficacement les essais biologiques et de produire des résultats hautement reproductibles. Les recherches dans ce domaine sont encore rares», explique Johanna Acevedo-Garcia. «Nous avons fortement investi nos efforts dans cette direction et sommes très fiers d’avoir développé des essais biologiques robustes sur les plantes et les feuilles détachées pour évaluer la réponse de notre matériel végétal au pathogène.» Wladimir Tameling conclut: «Sonder la fonction des gènes de sensibilité chez le riz ouvre de nouvelles voies pour développer une résistance à large spectre des cultures à la brûlure des gaines. Notre recherche est sur le point d’avoir un impact important sur les programmes de sélection végétale, en aidant à produire des variétés de riz améliorées qui résistent aux dommages causés par R. solani sans les effets secondaires des méthodes chimiques.»

Mots‑clés

RiZeSisT, riz, brûlure de la gaine, gène de sensibilité, R. solani, variétés de riz, essai biologique, sélection végétale, résistance à large spectre

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