Développement de variétés de riz résistantes à une épidémie de maladie bactérienne en Afrique
Le consortium international de recherche "Healthy Crops", dirigé par le professeur Wolf B. Frommer de l'université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU), développe des variétés de riz résistantes aux maladies. Dans la revue scientifique eLife, les auteurs font état de la découverte d'une épidémie bactérienne récente en Tanzanie et décrivent comment ils ont modifié une variété de riz africain pour la rendre résistante à l'agent pathogène.
Rizière infectée par la bactériose à Dakawa. Le flétrissement et la dessiccation des feuilles entraînent une baisse significative du rendement pour les petits producteurs de denrées alimentaires.
Mohammed Mkuya, Rosemary Murori
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La brûlure bactérienne du riz, causée par la bactérie Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (Xoo en abrégé), est responsable chaque année de pertes de récoltes dévastatrices pour les riziculteurs. Elle menace surtout les moyens de subsistance des petits agriculteurs d'Asie et d'Afrique et est à l'origine de la malnutrition et de la famine dans les régions touchées.
Bien que la bactériose n'ait pas été considérée comme une menace majeure pour la production de riz en Tanzanie jusqu'à présent, en 2019, des champs ont été détectés dans la région de Morogoro, dans l'est de la Tanzanie, qui présentaient en partie de graves dommages causés par la maladie. Des enquêtes ultérieures ont en outre indiqué que l'agent pathogène s'était déjà répandu dans de nombreuses régions de Tanzanie. Compte tenu de la rapidité de la propagation, il n'est pas improbable que la maladie migre également vers les pays voisins. Afin de déterminer l'arsenal utilisé par cette souche, le génome de l'agent pathogène a été séquencé. L'analyse des séquences a montré que la bactérie est distincte des populations indigènes d'Afrique et qu'elle est très similaire aux souches d'Asie. Similaires aux souches asiatiques, mais différentes des souches africaines, elles disposent d'un outil qui bloque un gène commun de résistance du riz, appelé iTAL, et elles possèdent un ensemble particulier de clés pour le garde-manger des plantes. L'injection d'une protéine "clé" régulatrice, développée par ces bactéries, dans les cellules de riz déclenche la production d'un transporteur de sucre appelé SWEET11a qui conduit à la libération de sucre dans le voisinage des bactéries, qui peut servir à la nutrition et est nécessaire à la multiplication et à la virulence de la bactérie.
Selon le Dr Boris Szurek, qui dirige le groupe impliqué dans l'étude à l'Institut national de recherche pour le développement durable (IRD) : "Jusqu'en 2019, les souches asiatiques n'ont jamais été retrouvées en Afrique. De même, les souches africaines n'ont pas été trouvées en Asie, ce qui indique une introduction récente de l'Asie en Afrique, qui provoque actuellement des pertes de rendement dans toute la Tanzanie".
Le professeur Wolf B. Frommer, de l'Institut de physiologie moléculaire de l'Université de Houston, qui dirige le consortium international de recherche "Healthy Crops", explique : "Pour protéger la production africaine de riz de la menace émergente que représente la bactérie pathogène, nous avons utilisé de nouvelles techniques de sélection pour changer les serrures de la variété élite populaire d'Afrique de l'Est "Komboka", de sorte que la clé du pathogène ne puisse plus ouvrir le garde-manger et donc ne pas provoquer la maladie. Les lignées modifiées présentent une résistance à large spectre contre toutes les souches asiatiques et africaines connues de Xoo, y compris les souches récemment découvertes en Tanzanie".
Le professeur Bing Yang de l'université du Missouri à Columbia (États-Unis), coauteur de l'étude, ajoute : "Nous avons l'intention d'aider les scientifiques africains à mettre au point de nouvelles variétés de Xoo : "Nous avons l'intention d'aider les scientifiques africains avec ces découvertes et d'utiliser de nouvelles méthodes de sélection pour développer des variétés de riz résistantes aux maladies et adaptées aux conditions locales. Ces connaissances peuvent également être utilisées pour la sélection conventionnelle de variétés résistantes aux souches qui se propagent rapidement dans les pays qui n'ont pas encore mis en place de réglementation pour les nouvelles techniques de sélection".
Contexte : la bactériose du riz
La production de riz est vitale pour la sécurité alimentaire, le développement régional et la réduction de la pauvreté dans de nombreux pays, en particulier dans les pays en développement. Environ 900 millions de personnes issues de ménages à faibles revenus dans le monde dépendent actuellement de la production de riz en tant que producteurs ou consommateurs. Le riz est l'aliment de base le plus important pour plus de quatre milliards de personnes dans le monde.
La bactériose est une maladie dévastatrice du riz qui menace les moyens de subsistance des petits producteurs de denrées alimentaires à faibles revenus en Afrique et en Asie en particulier. En Inde, par exemple, près de 10 % des récoltes sont perdues chaque année à cause de cette maladie, et ce malgré des mesures de protection efficaces. Les nouvelles lignées de riz développées pourraient prévenir ces pertes de rendement et ainsi fournir du riz à plusieurs millions de personnes qui, sans cela, seraient menacées de famine.
La maladie est causée par la bactérie Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (Xoo en abrégé). Au cours de l'infection, Xoo introduit dans les cellules végétales une série de protéines appelées effecteurs TAL, qui se lient au génome de l'hôte et activent l'expression des gènes de la plante, favorisant ainsi la production de transporteurs de saccharose de la famille "SWEET". Une fois que les SWEET sont intégrés dans la membrane plasmique, les cellules sécrètent une grande quantité de sucre dont se nourrissent les bactéries Xoo. Cela entraîne le flétrissement et la dessiccation des feuilles et, finalement, la mort des plants de riz.
"Projet "Cultures saines
Les pesticides sont souvent utilisés pour lutter contre la bactérie Xoo, mais leur efficacité est limitée et ils exposent la population à des risques. Le projet de recherche international à but non lucratif "Healthy Crops" adopte une approche différente, dans le but de sélectionner et de mettre à disposition des lignées de riz résistantes à la maladie. Cela devrait permettre d'augmenter considérablement les rendements pour les petits producteurs de denrées alimentaires en Afrique et en Asie.
Le projet est un consortium international auquel participent des scientifiques de la HHU, de l'université de Floride et de l'université du Missouri aux États-Unis, du Centre international d'agriculture tropicale en Colombie (CIAT), de l'Institut français de recherche pour le développement durable (IRD), de l'Institut international de recherche sur le riz (IRRI) aux Philippines et au Kenya, ainsi que de deux instituts du Conseil indien de la recherche agricole (ICAR). Le projet est dirigé par le professeur Wolf B. Frommer, basé à la HHU ; le Dr Marcel Buchholzer est responsable de la coordination du projet à Düsseldorf.
Pour atteindre ses objectifs, le consortium a développé une stratégie de lutte contre la bactériose. L'équipe a déjà réussi à sélectionner des lignées de riz résistantes à la maladie. Une boîte à outils de diagnostic a également été développée pour permettre un diagnostic rapide des souches bactériennes pathogènes émergentes.
L'HHU est soutenue dans le cadre du projet Healthy Crops par la Fondation Bill & Melinda Gates, grâce à la subvention ID INV-008733.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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