Des scientifiques chinois découvrent le gène de l'adaptation du riz à une faible teneur en azote du sol

14 Février 2021 , Rédigé par Seppi Publié dans #Article scientifique, #amélioration des plantes

Des scientifiques chinois découvrent le gène de l'adaptation du riz à une faible teneur en azote du sol

Rédacteur : ZHANG Nannan*

Des scientifiques chinois de l'Institut de Génétique et de Biologie du Développement de l'Académie Chinoise des Sciences (CAS) ont découvert un gène qui joue un rôle important dans l'adaptation du riz à une faible teneur en azote du sol.

L'application d'engrais azotés est un enjeu stratégique pour l'agriculture durable : d'une part, elle joue un rôle indispensable dans l'augmentation des rendements des cultures, assurant ainsi la sécurité alimentaire mondiale. D'autre part, elle constitue une grave menace pour les écosystèmes. C'est pourquoi la sélection de nouvelles variétés de plantes à haute efficacité d'utilisation de l'azote (NUE – high nitrogen use efficiency) est une priorité absolue, tant pour la production agricole que pour la protection de l'environnement.

En utilisant une population de riz diversifiée provenant de différentes régions écogéographiques, les scientifiques ont soigneusement évalué la manière dont les différents traits agronomiques réagissaient à l'azote dans des champs présentant des conditions d'approvisionnement en azote différentes. Ils ont ensuite réalisé une étude d'association pangénomique (GWAS – genome-wide association study). Étonnamment, un seul signal GWAS très significatif a été identifié. Les mécanismes détaillés du fonctionnement de l'OsTCP19 dans la régulation du tallage du riz ont également été caractérisés.

Plus intéressant encore, en analysant les données sur la teneur globale en azote du sol, les chercheurs ont constaté une forte corrélation entre la variation allélique de l'OsTCP19 et la distribution globale de la teneur en azote du sol. OsTCP19-H, l'allèle NUE élevé, était très bien conservé dans les types de riz cultivés dans les régions pauvres en azote, mais a été perdu dans les types de riz cultivés dans les régions riches en azote.

Il est à noter que l'OsTCP19-H est également très répandu dans le riz sauvage – l'ancêtre du riz cultivé moderne – qui était cultivé sur un sol naturel sans apport d'engrais artificiel. Comme les cultivars de riz modernes sont principalement cultivés avec un apport abondant d'azote, l'OsTCP19-H a été largement perdu. Il est donc possible de produire des plantes à haut rendement avec un apport d'azote réduit en ramenant l'OsTCP19-H vers les cultivars modernes.

En effet, l'introduction de l'OsTCP19-H dans les cultivars modernes peut améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'azote de 20 à 30 % dans des conditions d'approvisionnement en azote réduit. Pour cette raison, le riz cultivé moderne peut être grandement amélioré en ramenant l'allèle perdu grâce à l'utilisation de races de pays de sols pauvres qui préservent largement les précieux gènes du riz sauvage.

« C'est vraiment révolutionnaire. Cela aura des implications non seulement sur la compréhension de base du fonctionnement des plantes/du riz, mais aussi sur la réduction de l'utilisation des engrais », a déclaré le professeur Dale Sanders, directeur du Centre John Innes au Royaume-Uni.

Les résultats représentent une percée importante dans la recherche sur la nutrition des plantes et la sélection pour une NUE élevée, et ils seront très bénéfiques pour l'agriculture durable. Le travail n'offre pas seulement de nouvelles perspectives sur la base génétique de l'adaptation géographique du riz cultivé à la fertilité du sol, mais il donne également un indice sur la manière de disséquer efficacement d'autres caractères complexes.

L'article, intitulé « Genomic basis of geographic adaptation to soil nitrogen in rice » (base génomique de l'adaptation géographique à l'azote du sol chez le riz), a été publié dans Nature le 6 janvier 2021. Il a été financé par le programme de recherche stratégique prioritaire de la CAS, la Fondation Nationale des Sciences de la Chine, le Ministère des Sciences et des Technologies et le Grand Programme de Recherche Fondamentale et Appliquée du Guangdong.

Figure. OsTCP19 a un grand potentiel pour améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'azote par le riz. a, OsTCP19-H est significativement corrélé avec la teneur en azote du sol. b-f, OsTCP19-H augmente significativement le rendement en grains et l'azote du riz dans des conditions de LN et MN. (Image : IGDB)

______________

* Source : Chinese Scientists Uncover Gene for Rice Adaption to Low Soil Nitrogen----Chinese Academy of Sciences (cas.cn)

Partager cet article