L'Université Technique de Graz identifie une bactérie qui protège les plants de riz contre des maladies

Des chercheurs du TU Graz, travaillant dans une équipe internationale, ont identifié une bactérie dans des graines de riz qui peut conduire à une résistance complète à un pathogène spécifique et qui est naturellement transmise d'une génération de plantes à une autre. © Mengcen Wang.

«Des plants de riz résistants: TU Graz identifie une bactérie qui protège les plants de riz contre des maladies», source communiqué de la Graz University of Technology. 

Grâce à leur expertise dans la recherche sur le microbiome, des chercheurs de l'Institute of Environmental Biotechnology ont pu démontrer comment une bactérie spécifique à l'intérieur des graines de plants de riz inhibe efficacement et de manière écologique les pathogènes végétaux destructeurs.

Le riz est l'aliment de base d'environ la moitié de la population mondiale. La culture du riz est très gourmande en eau et, selon l'organisation d'aide allemande Welthungerhilfe, environ 15 pour cent du riz est cultivé dans des zones à haut risque de sécheresse. Le réchauffement climatique devient donc de plus en plus problématique pour la riziculture, conduisant de plus en plus souvent à de petites récoltes et à des crises de faim. Les mauvaises récoltes causées par des agents pathogènes des plantes aggravent encore la situation. Ici, l'agriculture conventionnelle tente de contrer cela avec des pesticides, qui sont principalement utilisés comme mesure de précaution dans la riziculture. La sélection de plantes résistantes est la seule alternative à ces agents dangereux pour l'environnement, et actuellement avec un succès modéré. Si les plants résistent à un pathogène grâce à leur sélection, ils sont généralement plus sensibles à d'autres pathogènes ou sont moins robustes dans des conditions environnementales défavorables.

Une bactérie confère une résistance aux agents pathogènes

Pour cette raison, un groupe de recherche international qui comprend l'Institut de biotechnologie environnementale de l'Université de technologie de Graz étudie depuis un certain temps le microbiome des graines de plants de riz afin d'établir des corrélations entre la santé des plants et la présence de certains micro-organismes. Le groupe a désormais réalisé une avancée majeure. Ils ont identifié une bactérie à l'intérieur de la graine qui peut conduire à une résistance complète à un pathogène particulier et qui est naturellement transmise d'une génération de plante à une autre. Les résultats publiés dans la revue scientifique Nature Plants fournissent une toute nouvelle base pour la conception de produits phytosanitaires biologiques et la réduction supplémentaire des biotoxines dangereuses produites par les agents pathogènes des plants.

Le microbiome du riz

Dans la riziculture conventionnelle dans la province chinoise du Zhejiang, il a été observé qu'un génotype de plants de riz (cultivar Zhongzao 39) développe parfois une résistance au phytopathogène Burkholderia plantarii. Ce pathogène conduit à des mauvaises récoltes et produit également une biotoxine qui peut causer des dommages aux organes et des tumeurs chez les humains et les animaux constamment exposés. «Jusqu'à présent, la résistance sporadique des plants de riz à ce pathogène ne pouvait pas être expliquée», déclare Tomislav Cernava de l'Institut de biotechnologie environnementale de l'Université de technologie de Graz. En collaboration avec une sommité de la recherche sur le microbiome et directeur de l'institut, Gabriele Berg, et son collègue de l'institut Peter Kusstatscher, Cernava a étudié en détail le microbiome des graines de riz de différentes régions de culture dans le cadre d'une collaboration avec l'Université du Zhejiang (Hangzhou) et Nanjing. Université d'agriculture en Chine ainsi qu'avec l'Université japonaise Hokkaido à Sapporo.

La composition bactérienne comme facteur décisif

Les scientifiques ont découvert que les plants résistants avaient une composition bactérienne à l'intérieur des graines différente de celle des plants sensibles aux maladies. Le genre bactérien Sphingomonas en particulier a été retrouvé beaucoup plus souvent dans les graines résistantes. Les chercheurs ont donc isolé des bactéries de ce genre à partir des graines et identifié la bactérie Sphingomonas melonis comme l'agent responsable de la résistance aux maladies. Cette bactérie produit un acide organique (acide anthranilique), qui inhibe le pathogène et le rend ainsi inoffensif. «Cela fonctionne également lorsque Sphingomonas melonis isolé est appliqué sur des plants de riz non résistants. Cela les rend automatiquement résistants au pathogène végétal Burkholderia plantarii», explique Tomislav Cernava. De plus, la bactérie s'installe dans certains génotypes de riz et se transmet ensuite naturellement d'une génération végétale à l'autre. «Le potentiel de cette découverte est énorme. À l'avenir, nous pourrons utiliser cette stratégie pour réduire les pesticides dans l'agriculture et en même temps obtenir de bons rendements», souligne Cernava.