fr.wedoany.com Rapport : Le 23 juillet à 20 heures, heure de Pékin, l'équipe du professeur Xiong Lizhong de l'Université d'agriculture de Huazhong a publié en ligne une nouvelle avancée de recherche dans la revue Cell. Cette étude a identifié un gène orphelin spécifique au riz, nommé « ROAD1 », impliqué dans la résistance à la sécheresse, et a révélé que le riz portant l'allèle fonctionnel ROAD1C présente un rendement significativement plus élevé que le témoin dans des conditions de sécheresse en champ.
Parallèlement, ROAD1 montre également un potentiel d'application trans-espèces pour la résistance à la sécheresse chez plusieurs plantes testées, telles que Arabidopsis thaliana, le colza, le maïs, le blé et le peuplier.
Xiong Lizhong explique que les plantes possèdent un système de signalisation classique de résistance à la sécheresse, dont les composants centraux sont hautement conservés chez différentes plantes et participent largement à des processus clés tels que la croissance, le développement et la réponse environnementale.
Cependant, une intervention directe sur ces composants centraux entraîne souvent des effets secondaires, comme l'inhibition de la croissance des plantes ou une baisse de rendement. Ainsi, comment améliorer précisément la résistance à la sécheresse sans affecter la croissance normale des plantes est devenu un problème scientifique majeur à résoudre.
En utilisant 240 ressources de germoplasme de riz, l'équipe de Xiong Lizhong a réussi à identifier un « gène orphelin » spécifique au genre Oryza : ROAD1. Ce type de gène n'existe que chez des espèces spécifiques et ne possède pas de gènes homologues détectables chez des espèces éloignées.
L'étude a révélé que le riz portant l'allèle fonctionnel ROAD1C présente un enroulement foliaire moins prononcé sous stress hydrique et une perte de rendement plus faible. L'analyse évolutive montre que ROAD1 peut être retracé jusqu'à une séquence ancestrale chez le riz sauvage du Sud. Au cours de l'évolution ultérieure, l'allèle fonctionnel ROAD1C s'est progressivement formé. L'analyse génétique des populations indique en outre que ROAD1C a été sélectionné lors de la domestication du riz japonica et présente une fréquence élevée dans les matériels de riz japonica provenant de régions à précipitations relativement faibles.
L'étude a également découvert que, dans la voie de signalisation de la résistance à la sécheresse chez le riz, la protéine OsPP2C68 joue un rôle de « frein », inhibant la réponse à la sécheresse lorsque les plantes poussent dans des conditions d'approvisionnement en eau suffisant. Lorsque la sécheresse survient, la protéine ROAD1 s'accumule en grande quantité et se lie à OsPP2C68, levant ainsi l'effet de frein d'OsPP2C68 et renforçant la réponse à la sécheresse de la plante.
Xiong Lizhong explique que la protéine ROAD1 agit comme un « facteur d'amplification dépendant du stress » : en conditions d'humidité suffisante, son niveau protéique est extrêmement bas et n'affecte pas la croissance normale ; ce n'est que sous stress hydrique qu'elle s'accumule massivement et exerce son rôle. Ce mécanisme d'« activation à la demande » concilie parfaitement la résistance à la sécheresse et la stabilité du rendement chez le riz.
Pour vérifier la valeur applicative réelle de ROAD1, l'équipe de recherche a introduit l'allèle fonctionnel ROAD1C dans des variétés de riz de qualité pour des tests en champ. Les résultats montrent que, dans des conditions de sécheresse, le rendement du riz portant la lignée quasi-isogénique ROAD1C est supérieur d'environ 21 % à 35 % par rapport au témoin. En conditions d'irrigation normale, aucun changement défavorable significatif de croissance ou de rendement n'a été observé. Zhong Kang, académicien de l'Académie chinoise des sciences et chercheur à l'Institut de botanique de l'Académie chinoise des sciences, estime que cette étude a établi une chaîne de preuves complète, allant de l'origine évolutive et du mécanisme moléculaire à l'évaluation en champ et à la validation trans-espèces, approfondissant la compréhension de la participation des gènes orphelins à l'adaptation environnementale des plantes, et offrant de nouvelles perspectives pour l'exploration des ressources génétiques de résistance à la sécheresse et la culture de cultures résistantes à la sécheresse et à rendement stable.
