Des chercheurs de l'Université d'État de l'Iowa découvrent que la surexpression d'un gène du soja pourrait entraîner une résistance aux principaux agents pathogènes

Des chercheurs de l'Université d'État de l'Iowa découvrent que la surexpression d'un gène du soja pourrait entraîner une résistance aux principaux agents pathogènes

Université d'État de l'Iowa*

AMES, IA – Un certain nombre de parasites différents du soja peuvent faire dérailler une bonne campagne. Les producteurs de soja de l'Iowa savent à quel point ils peuvent être dévastateurs, certains causant des millions de dollars de pertes chaque année.

Une nouvelle étude menée par une équipe de recherche dirigée par Madan Bhattacharyya, professeur au Département d'Agronomie de l'Université d'État de l'Iowa, offre un nouvel espoir de protection future contre certaines des pires menaces qui pèsent sur le soja, notamment le syndrome de la mort subite du soja (sudden death syndrome – SDS) et le nématode à kystes du soja [Heterodera glycines]. L'amélioration de la résistance au SDS, l'une des principales causes de la perte de rendement du soja, était l'objectif initial de M. Bhattacharyya dans la manipulation de la génétique du soja.

Le SDS est causé par un champignon du sol (Fusarium virguliforme) qui attaque les racines des plantes de soja. Les symptômes du SDS sont généralement observés sur les feuilles après la floraison, lorsque les feuilles présentent des taches jaunes éparses entre les nervures. Les plantes malades auront des racines pivotantes et latérales pourries, de sorte qu'au moment où un agriculteur voit des feuilles décolorées, il est déjà trop tard.

« Le syndrome de la mort subite finit régulièrement par devenir l'une des maladies les plus destructrices du soja dans la région du centre-nord, avec une perte moyenne de 72,8 millions de dollars chaque année rien que dans l'Iowa », a déclaré Daren Mueller, coordinateur du Programme de Lutte Intégrée contre les Ravageurs à l'Université d'État de l'Iowa et co-directeur du Réseau de Protection des Cultures.

C'est pourquoi le travail de M. Bhattacharyya pourrait changer la donne pour les producteurs de soja. Lui et son équipe ont pu identifier un gène qui, s'il était « activé », pourrait améliorer la résistance au SDS et à d'autres parasites du soja.

« Ce gène n'a été trouvé que dans des légumineuses et dans un nombre limité d'autres cultures comme le cacaoyer, le jute et le cotonnier », a déclaré M. Bhattacharyya. « L'expression de ce gène est très rapidement supprimée suite à une infection par F. virguliforme. Pour surexprimer le gène, nous avons échangé une partie du gène avec celui de trois autres gènes du soja qui sont induits lors de l'infection. »

Les chercheurs ont testé sur le terrain leurs lignées transgéniques avec le gène surexprimé pendant quatre campagnes. Ils ont découvert que jusqu'à 91 % des plantes transgéniques présentaient une résistance au SDS – sans que le potentiel de rendement soit affecté. De plus, ils ont été surpris de constater que les plantes de soja transgéniques présentaient une résistance non seulement contre F. virguliforme, mais aussi contre les tétranyques, les pucerons du soja et, surtout, le nématode à kystes du soja.

Le nématode à kystes du soja, l'agent pathogène numéro un du soja aux États-Unis, provoque une diminution des rendements évaluée à plus de 1,2 milliard de dollars par an.

Leurs conclusions ont été publiées récemment dans la revue Plant Biotechnology Journal, à comité de lecture. Les co-auteurs de Bhattacharyya étaient les chercheurs Micheline N. Ngaki, Dipak K. Sahoo et Bing Wang, du laboratoire de M. Bhattacharyya, au sein du Département d'Agronomie.

L'équipe de M. Bhattacharyya continue d'étudier les mécanismes utilisés par le gène surexprimé pour induire une résistance à large spectre dans les lignées de soja transgéniques. Ils ont observé qu'apparemment plus de 20 gènes de signalisation pour les réponses de défense sont régulés par ce gène. Ils pensent que des recherches et des tests supplémentaires pourraient établir le gène comme un « interrupteur principal » pour les voies de défense contre de multiples agents pathogènes et parasites.

Ces recherches ont reçu le soutien de l'Institut National de l'Alimentation et de l'Agriculture du Département Américain de l'Agriculture et de l'Association du Soja de l'Iowa (ISA).

« Le conseil d'administration de l'ISA a soutenu les travaux du Dr Bhattacharyya pendant plusieurs années. En se lançant dans ce projet, nos agriculteurs ont réalisé qu'il s'agissait d'une recherche fondamentale à plus long terme, plus risquée, qui pouvait échouer. Mais ils ont initié et maintenu l'investissement parce qu'ils ont vu le potentiel innovant et unique de la recherche pour fournir potentiellement de nouveaux outils génétiques pour combattre le SDS », a déclaré Ed Anderson, directeur principal de la recherche de l'ISA.

« Au fur et à mesure que les travaux avançaient, il devenait évident que ce gène pourrait être unique en permettant d'obtenir potentiellement une large résistance à de multiples agents pathogènes et parasites », a déclaré M. Anderson. « Si les résultats des travaux du Dr Bhattacharyya continuent d'être validés, ce sera le premier résultat sur un gène biotechnologique unique permettant d'engendrer du soja résistant au nématode à kystes du soja, au SDS, aux pucerons et aux tétranyques. Ce serait à la fois révolutionnaire d'un point de vue scientifique et potentiellement très précieux d'un point de vue économique. Un exemple impressionnant de la puissance de l'argent issu du soja et mis dans la recherche et le développement universitaires. »

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* Source : Iowa State Researchers Find Overexpression of a Soybean Gene Might Lead to Resistance Against Major Pathogens | College of Agriculture and Life Sciences (iastate.edu)