Grâce à leur expertise dans la recherche sur le microbiome, des scientifiques ont pu démontrer comment une bactérie particulière, présente dans les semences de riz, inhibe efficacement des pathogènes végétaux destructeurs.
Photo: ©Mengcen Wang

Riz résistant : identification d’une bactérie qui protège les plants de riz contre des maladies

Des chercheurs autrichiens, chinois et japonais ont identifié, dans les semences de riz, une bactérie pouvant offrir une résistante complète à un agent pathogène particulier et pouvant se transmettre naturellement d’une génération à l’autre.

Le riz est l’aliment de base d’environ la moitié de la population mondiale. Sa culture est très exigeante en eau et, selon Welthungerhilfe, organisation allemande d’aide d’urgence, environ 15 pour cent du riz est cultivé dans des régions exposées à d’importants risques de sécheresse. Le réchauffement de la planète pose par conséquent un problème de plus en plus important à la culture du riz et se traduit de plus en plus souvent par de petites récoltes et des crises alimentaires. Les mauvaises récoltes dues à l’action d’agents phytopathogènes ne font qu’aggraver la situation. 

L’agriculture traditionnelle s’efforce de lutter contre ce problème avec des pesticides qui sont surtout utilisés de manière préventive dans la culture du riz. La sélection de plants résistants à ces pathogènes est la seule alternative à l’utilisation de ces produits nocifs pour l’environnement – et dont l’efficacité reste modérée. Lorsque des végétaux résistent à un agent pathogène grâce à la sélection, ils sont généralement plus exposés à d’autres pathogènes ou sont moins robustes dans des conditions environnementales défavorables.

Une bactérie confère une résistance à un pathogène particulier 


Pour cette raison, un groupe de recherche international auquel participe l’Institut de biotechnologie environnementale de l’université de technologie de Graz, Autriche, a étudié le microbiome des semences de riz afin d’établir des corrélations entre la santé des plants et la présence de certains microorganismes. Le groupe a fait une importante découverte. Il a identifié, dans la semence, une bactérie qui peut conférer une résistance complète à un pathogène particulier et cette résistance est naturellement transmise d’une génération à l’autre. 

Publiés dans la revue scientifique Nature Plants en janvier 2021, les résultats de l’étude constituent une base entièrement nouvelle pour la conception de produits phytosanitaires biologiques et pour la réduction des biotoxines néfastes produites par les agents phytopathogènes.

Le microbiome du riz


Dans la province chinoise du Zhejiang, on a constaté qu’un génotype de riz (le cultivar Zhongzao 39) développe parfois une résistance à l’agent phytopathogène Burkholderia plantarii. Ce pathogène est la cause de mauvaises récoltes et produit par ailleurs une biotoxine pouvant être à l’origine de lésions d’organes et de tumeurs chez les humains et les animaux qui y sont constamment exposés. « Jusqu’à maintenant, on ne pouvait pas expliquer la résistance sporadique du riz à cet agent pathogène, » déclare Tomislav Cernava de l’Institut de biotechnologie environnementale de l’université de technologie de Graz. Avec ses collègues de l’institut, et en collaboration avec l’université du Zhejiang (Hangzhou) et l’université agricole de Nanjing, en Chine, ainsi qu’avec l’université japonaise Hokkaido, à Sapporo, Tomislav Cernava a étudié le microbiome des semences de riz provenant de différentes régions de culture. 

La composition bactérienne – un facteur décisif 


Les chercheurs ont constaté que la composition bactérienne des semences de riz résistant est différente de celle des semences vulnérables à la maladie et que le gène bactérien Sphingomonas, notamment, est considérablement plus fréquent dans les semences résistantes. Ils ont isolé les bactéries de ce gène des semences et ont déterminé que la bactérie Sphingomonas melonis est l’agent responsable de la résistance à la maladie. Cette bactérie produit un acide organique (acide anthranilique) qui inhibe l’agent pathogène et le rend ainsi inoffensif. 

« Cela fonctionne également lorsque la Sphingomonas melonis isolée est appliquée à des riz non résistants. Cela les rend automatiquement résistants à l’agent phytopathogène Burkholderia plantarii, » explique Tomislav Cernava. 

De plus, la bactérie s’établit dans certains génotypes de riz et se transmet ensuite naturellement d’une génération à l’autre. « Le potentiel de cette découverte est énorme. À l’avenir, nous pourrons utiliser cette stratégie pour réduire l’utilisation des pesticides dans l’agriculture tout en obtenant de bons rendements, » souligne Tomislav Cernava.

(TU Graz/idw/wi)

Référence :
Bacterial seed endophyte shapes disease resistance in rice.
Haruna Matsumoto, Xiaoyan Fan, Yue Wang, Peter Kusstatscher, Jie Duan, Sanling Wu, Sunlu Chen, Kun Qiao, Yiling Wang, Bin Ma, Guonian Zhu, Yasuyuki Hashidoko, Gabriele Berg, Tomislav Cernava, Mengcen Wang. Nature Plants, 2021. DOI: 10.1038/s41477-020-00826-5 

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