Les plantes sont comme les humains, et possèdent elles aussi des méthodes spécifiques pour gérer le stress. Et pour protéger l’une des plantes les plus importantes du monde contre les écarts climatiques extrêmes, des chercheurs tentent d’établir la liste des stratégies de cette espèce pour « garder son calme ».
Une équipe dirigée par des spécialistes de l’Université de Californie à Riverside a découvert ce qui se produit dans les racines des plants de riz lorsqu’elles sont confrontées à deux scénarios stressant: trop d’eau, ou pas assez. Ces observations forment la base de nouvelles stratégies de protection.
« Cette plante est la principale source de calories pour plus de 45 % de l’humanité, mais sa culture est en danger », affirme Julia Bailey-Serres, une génétiste et la principale auteure de l’étude. « Aux États-Unis, les inondations sont aussi dangereuses que les sécheresses en ce qui concerne les menaces envers les récoltes, chaque année. »
S’il est possible, pour du riz, de croître dans des sols inondés, les plantes sont moins productives, ou vont même jusqu’à mourir si l’eau est trop profonde pendant trop longtemps.
Les travaux des chercheurs ont ainsi simulé des inondations d’une durée de cinq jours ou plus, dans le cadre desquelles les plantes étaient complètement submergées. Les scientifiques ont aussi simulé des conditions de sécheresse.
Dans le cadre de leur étude, les chercheurs se sont spécifiquement intéressés à la réaction des racines dans les deux types de conditions, puisque les racines sont les « premières répondantes » lors des inondations et des sécheresses.
Les résultats sont publiés dans Developmental Cell.
L’une des découvertes concerne une substance ressemblant à du liège, la subérine, qui est produite par les racines du riz en réaction à un stress. Cela aide à les protéger contre les inondations, ainsi que contre les sécheresses.
« La subérine est une molécule de lipides qui aide à faire en sorte que toute eau aspirée par les racines se rende jusqu’au bout de la plante, et aide à faire en sorte que l’oxygène capté par l’extrémité de la plante parvienne aux racines », mentionne Mme Bailey-Serres. « Si nous renforçons la capacité de la plante à créer de la subérine, le riz a de meilleures chances de survivre dans toutes sortes de conditions météorologiques. »
Les chercheurs ont pu identifier un réseau de gènes qui contrôlent la production de subérine et peuvent utiliser cette information à des fins de modification génétique, ou par de la reproduction sélective.
« Comprendre le fonctionnement de la subérine est particulièrement excitant parce que cette substance n’est pas à risque d’être décomposée par des microbes présents dans le sol, alors le carbone que la plante insère dans des molécules de subérine est coincé dans le sol », mentionne Alex Borowsky, le coauteur de l’étude. « Cela veut dire qu’accroître la production de subérine pourrait aider à combattre les changements climatiques en retirant le carbone de l’atmosphère et en le stockant. »
D’autres comportements découverts
Les chercheurs ont également identifié les gènes contrôlant certains autres comportements du riz liés à des situations de stress.
« L’une de nos découvertes intéressantes est le fait que lorsque les plants de riz sont immergés dans l’eau, le cycle de croissance des cellules des racines se met en pause, puis reprend peu de temps après que le haut de la plante recommence à avoir accès à de l’air », souligne Mme Bailey-Serres.
Pour la suite des choses, l’équipe de recherche prévoit tester comment le fait de modifier ces réactions face au stress peut rendre les plantes plus résistantes aux conditions plus humides et plus sèches.
« Maintenant que nous comprenons ces réactions, nous avons un itinéraire pour effectuer des changements ciblés au génome du riz, qui nous donneront une plante plus résistante au stress », soutient encore Mme Bailey-Serres.
Si les fortes pluies et les sécheresses se multiplient, la scientifique espère que de nouvelles technologies génétiques peut accroître la résilience des plants de riz avant qu’il ne soit trop tard.
« Avec la modification génétique, le fait que nous puissions apporter un changement de petite taille, mais qui soit aussi très ciblé, et protéger une plante contre la maladie, est incroyable. Si nos récoltes sont menacées, de nouvelles technologies nous donne des raisons d’espérer », conclut Mme Bailey-Serres.
