Un riz résistant aux maladies sans perte de productivité, c’est possible

Bien souvent, en sélection variétale, les chercheurs doivent choisir entre la capacité de la plante à survivre face à l’attaque d’un ou de plusieurs pathogènes et celle à se développer. Conséquence, les plantes résistantes sont moins productives. Une étude menée sur le riz par des équipes chinoise, américaine et française vient de montrer qu’un compromis est possible. Elle a fait l’objet d’une publication dans le numéro de juin de la revue Nature. « Très peu de céréales issues de l’amélioration des plantes et présentant un large spectre de résistance aux attaques pathogènes ont été utilisées en plein champ », rappelle le CNRS qui participe à ce programme. Grâce à l’édition du génome, les chercheurs ont réussi à concilier résistance de la plante et rendement.

Édition du gène responsable de la mutation

Dans un premier temps, par criblage génétique, ces chercheurs ont identifié la mutation qui induit la résistance du riz aux attaques pathogènes de dix souches différentes du champignon Magnaporthe oryzae, de cinq souches de la bactérie Xantomonas oryzae et de deux souches du champignon ascomycète Ustilaginoidea virens. Ensuite, ils ont édité le génome de cette mutation en utilisant les outils moléculaires CRISPR/Cas9. Le gène édité, (RBL1^Δ12 Resistance to Blast1^VARIANT12), code une enzyme de la voie de biosynthèse des lipides des membranes biologiques. Lorsque le champignon attaque la plante, un des lipides (PIP2 ) de ces membranes se concentre autour du point de pénétration du tube germinatif afin de signaler l’agression à la cellule et d’activer les mécanismes de défense. Essentiel à la croissance de la plante, ce lipide est aussi favorable au développement du pathogène. Un déséquilibre s’installe alors, aux dépens de la croissance du riz et au bénéfice du bioagresseur.

Modulation de l’expression du gène avec CRISPR-CAS9

Les chercheurs ont alors évalué plusieurs scenarios selon l’expression du gène RBL1 (rbl1) pour trouver un compromis. En effet, une version avec une perte de fonction forte de ce gène accroît la résistance de la plante en cas d’infection mais induit de sévères pertes de rendement. Seule une version éditée génétiquement, toujours par la méthode CRISPR-Cas9, permet d’atteindre un niveau intermédiaire en lipide PIP2 et de résister à l’infection sans provoquer de perte de rendement.