Plantes cultivées : Un commutateur génétique rend le millet sucré tolérant au sel
Des chercheurs du KIT élucident l'accumulation de sucre dans le sorgho en conditions salines : Le gène SWEET13 dirige le saccharose dans les grains
Le sorgho est considéré comme une culture d'avenir : il produit une Biomasse particulièrement importante et pousse même dans des conditions difficiles. Certaines variétés produisent même plus de sucre sur les sols salés. Des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont étudié de près cette accumulation de sucre due au stress salin au sein d'une équipe internationale et ont constaté que le commutateur génétique SWEET13 dirige le sucre vers les grains. Grâce à la culture, SWEET13 peut être croisé dans différentes variétés de sorgho afin de contribuer à la sécurité alimentaire.
Epis de deux variétés différentes de millet sucré après culture sous stress salin. En haut : variété "Della", qui déplace moins de ressources vers les graines en raison d'une variante moins active du gène SWEET13. En bas : variété locale syrienne "Razinieh", qui est dotée d'un allèle SWEET13 activé par le sel et qui stocke donc plus d'hydrates de carbone dans les graines.
KIT
La croissance de la population mondiale et les besoins croissants en nourriture, en matières premières et en énergie qui en découlent exigent que la productivité des plantes, en particulier des céréales, augmente considérablement. Cependant, les effets du changement climatique rendent cela de plus en plus difficile. Outre la chaleur et la sécheresse, la salinité du sol soumet les plantes au stress. En effet, en raison de l'élévation du niveau des mers, de plus en plus de sols fertiles deviennent salins. Une solution pourrait être des plantes cultivées qui, d'une part, développent une biomasse particulièrement importante et, d'autre part, prospèrent également sur des sols salés.
Le groupe de travail Biologie cellulaire moléculaire, dirigé par le professeur Peter Nick à l'Institut Joseph Gottlieb Kölreuter pour les sciences végétales (JKIP) du KIT, s'intéresse depuis quelques années au sorgho, une espèce de millet du genre Sorghum de la famille des graminées douces. Les variétés riches en sucre sont appelées "sorgho sucré". Le sorgho fait partie des plantes dont la photosynthèse est particulièrement efficace, ce qui leur permet de mieux fixer le dioxyde de carbone (CO2) et d'accumuler plus de biomasse que les autres plantes. Dans le cadre de recherches antérieures, le scientifique syrien Adnan Kanbar a développé au KIT une nouvelle variété de sorgho sucré qui accumule une quantité particulièrement importante de sucre et peut être utilisée pour la production de biogaz et de biocarburants ainsi que pour la production de nouveaux polymères.
Certaines variétés produisent plus de sucre dans des conditions salées
D'autres recherches montrent que le sorgho, une plante cultivée très ancienne originaire du Soudan, peut également se développer dans des conditions difficiles. "Certaines variétés de sorgho s'accommodent non seulement bien du sel, mais produisent même plus de sucre dans des conditions salées", explique Nick. "Certaines de ces variétés stockent le sucre dans la tige, ce qui les rend intéressantes pour une utilisation énergétique, c'est-à-dire pour la production de biocarburants. D'autres stockent le sucre dans les graines, ce qui leur permet de contribuer à l'alimentation humaine".
Le commutateur génétique SWEET13 dirige le saccharose vers les graines
Cette accumulation de sucre due au stress salin et le stockage différent du sucre dans le sorgho ont été étudiés par un groupe de chercheurs autour du Dr Eman Abuslima d'Egypte, qui a effectué son doctorat dans le groupe de travail Biologie cellulaire moléculaire au JKIP du KIT. Ils ont découvert que c'est le gène SWEET13 qui décide du transport du sucre. "SWEET13 fonctionne comme un interrupteur qui veille à ce que le saccharose formé par la photosynthèse soit dirigé vers les grains de la plante", explique Abuslima. Les chercheurs ont trouvé une version particulièrement active de SWEET13 dans l'ancienne variété syrienne de sorgho Razinieh. Grâce à la culture, ce commutateur génétique peut être croisé dans d'autres variétés. Pour cela, une réaction en chaîne par polymérase (PCR) aide à identifier les descendants avec la bonne variante dès le stade de la plantule. "Ces connaissances moléculaires peuvent contribuer à assurer l'alimentation humaine dans les régions touchées par la salinisation des sols", explique Peter Nick. Le delta du Nil, le Bangladesh, le Vietnam, mais aussi le sud de l'Italie, seraient déjà confrontés au problème du stress salin.
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