Ensemençant une nouvelle « révolution verte’ – Des chercheurs découvrent un nouveau gène pour les cultures de céréales

Des chercheurs de l'Université d'Oxford et l'Académie des Sciences de Chine ont découvert un nouveau gène qui améliore le rendement et l'efficacité l'utilisation d'engrais des cultures de céréales comme le blé et le riz.

Le 20ème siècle à travers le monde « révolution verte », qui a vu d'énormes augmentations d'année en année des rendements céréaliers mondiaux de céréales, a été alimentée par le développement par les sélectionneurs dans les années 1960 de nouvelles variétés naines à haut rendement connu sous le nom des variétés révolution verte (GRVS).

Ces naines GRVS restent prédominantes partout dans le monde dans les cultures de blé d'aujourd'hui et de riz. Parce qu'ils sont éclipsés, avec tiges courtes, GRVS consacrent relativement plus de ressources que de grandes plantes à la culture des céréales plutôt que la tige, et sont moins sensibles à des pertes de rendement des dommages causés par le vent et la pluie. toutefois, la croissance des GRVS exige des agriculteurs d'utiliser de grandes quantités d'engrais azotés dans leurs champs. Ces engrais sont coûteux pour les agriculteurs et causer des dommages importants à l'environnement naturel. Développement de nouveaux GRVS combinant un rendement élevé avec l'exigence d'engrais réduit est donc un objectif de l'agriculture durable mondiale urgente.

Une importante nouvelle étude publiée dans la revue La nature, dirigé par le professeur Xiangdong Fu de l'Académie chinoise de l'Institut de génétique et de biologie du développement des sciences, et le professeur Nicholas Harberd du Département des sciences végétales à l'Université d'Oxford, cofinancé par le BBSRC-Newton Rice Initiative, a pour la première fois découvert un gène qui peut aider à atteindre cet objectif.

Comparant 36 différentes variétés de riz nains, l'étude a identifié une nouvelle variante de gène naturel qui augmente la vitesse à laquelle les plantes incorporent l'azote du sol. La variante génétique découverte augmente la quantité dans les cellules végétales d'une protéine appelée GRF4. GRF4 est un "facteur de transcription génique" qui stimule l'activité d'autres gènes - des gènes qui eux-mêmes favorisent l'absorption et l'assimilation de l'azote.

Le professeur Harberd a dit: "La découverte d'un régulateur aussi important de l'incorporation d'azote dans les plantes était passionnante en soi. Mais nous étions encore plus excités de découvrir ensuite que GRF4 a un rôle encore plus large. Les plantes poussent par l'incorporation métabolique coordonnée de matière provenant de l'environnement. Nous avons découvert que GRF4 coordonne l'incorporation de l'azote du sol par les plantes avec l'incorporation du carbone de l'atmosphère. Bien que l'on connaisse depuis longtemps l'existence de tels coordinateurs globaux du métabolisme des plantes, leur identité moléculaire était auparavant restée inconnue, et notre découverte est donc une avancée majeure dans notre compréhension de la croissance des plantes.

Dans les GRV nains, l'activité de coordination métabolique promotrice de GRF4 est inhibée par une protéine réprimant la croissance appelée DELLA. Cette inhibition réduit la capacité des GRV à incorporer l'azote du sol, et c'est la raison pour laquelle les agriculteurs doivent utiliser des niveaux élevés d'engrais pour obtenir des rendements élevés en GRV.

Le professeur Harberd a dit: « Nous avons pensé que faire pencher la balance GRF4-DELLA en faveur de GRF4 pourrait réduire le besoin de niveaux élevés d'engrais dans la culture GRV. Pour notre plus grand plaisir, nous avons constaté que l'augmentation des niveaux de GRF4 provoquait une augmentation des rendements en grains des GRV de riz et de blé, surtout à de faibles niveaux d'apport d'engrais.

Les chercheurs affirment que le GRF4 devrait désormais devenir une cible majeure pour les sélectionneurs de plantes dans l'amélioration du rendement des cultures et de l'efficacité de l'utilisation des engrais, dans le but d'atteindre les augmentations globales de rendement céréalier nécessaires pour nourrir une population mondiale croissante à un coût environnemental réduit.

Le professeur Harberd a ajouté: "Cette étude est un excellent exemple de la façon dont la poursuite d'objectifs fondamentaux de la phytologie peut conduire rapidement à des solutions potentielles aux défis mondiaux. Il découvre comment les plantes coordonnent leur croissance et leur métabolisme, montre alors comment cette découverte peut permettre aux stratégies de sélection pour la sécurité alimentaire durable et futures nouvelles révolutions vertes.

La source:

http://www.ox.ac.uk/