Comment le riz garde la tête hors de l'eau

Le riz (Oryza sativa et O. glaberrima) est une céréale cultivée les « pieds dans l'eau ». Certaines variétés traditionnelles, cultivées dans les zones de delta sensibles aux marées ou dans les régions sujettes à de fortes pluies, sont capables de garder la tête émergée à mesure que l'eau monte, en s'allongeant de 10 à 25 centimètres par jour. Malheureusement, ces variétés produisent cinq fois moins de grains que celles à haut rendement. Or l'équipe de Motoyuki Ashikari, de l'Université de Nagoya, au Japon, a identifié deux gènes, SNORKEL1 et SNORKEL2, qui contribuent à la capacité d'allongement de la tige. Elle a aussi montré qu'en introduisant l'un de ces gènes dans une variété à haut rendement, les plants de nouvelle génération obtenus sont capables d'étirer leur tige en cas de submersion.

Les deux gènes ne s'expriment pas ou sont absents chez les variétés incapables de s'allonger. Ils codent des protéines appartenant à la famille des facteurs de transcription répondant à l'éthylène (ERF). Effectivement, le déclencheur de l'allongement de la tige est l'éthylène (C₂H₄), une hormone végétale qui s'accumule dans les organes submergés de la plante. L'éthylène active alors les deux gènes SNORKEL, lesquels stimuleraient la synthèse d'acide gibbérellique, une autre hormone qui entraînerait à son tour la dégradation de protéines (les protéines DELLA) responsables de l'arrêt de la pousse de la tige.

L'application éventuelle de cette découverte consisterait à introduire ces gènes dans des variétés à haut rendement, par sélection ou par transgenèse. Laurentius Voesenek, de l'Université d'Utrecht, et Julia Bailey-Serres, de l'Université de Californie, font cependant remarquer que ces variétés ne pourront pas avoir des rendements équivalents à ceux des variétés de zones non inondables. En effet, une partie de l'énergie de la plante serait consacrée à l'allongement de la tige plutôt qu'à la croissance des grains ; de plus, les tiges chargées de grains pourraient s'effondrer lors du retrait des eaux portantes.

Curieusement, dans d'autres variétés de riz, l'éthylène stimule également l'expression de gènes associés cette fois à la capacité de résister à la submersion pendant plus de deux semaines, les gènes SUB1 (SUBMERGENCE-1). L'Institut international de recherche sur le riz (IRRI), qui a mis en évidence ce mécanisme, travaille à transférer cette propriété à des variétés à haut rendement. 

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