UPVD : des génomes de riz révélés pour la sécurité alimentaire mondiale

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Un consortium international de 16 partenaires, dont le laboratoire Génome et Développement des Plantes de l’Université de Perpignan (UMR 5096 CNRS/UPVD), vient de publier dans la revue Nature genetics du 22 Janvier 2018 un article décrivant le séquençage et une étude comparative de 13 génomes de riz sauvages et cultivés (genre Oryza). Cette étude révèle la dynamique évolutive d’un génome de plante sur 15 millions d’années et montre que les gènes, dont on pensait qu’ils étaient très conservés d’une espèce à l’autre au sein d’un même genre, sont en fait très dynamiques (ils apparaissent et disparaissent à un taux très élevé au cours de l’évolution). La connaissance de ces génomes constitue une ressource précieuse pour mieux exploiter la diversité des espèces proches du riz, contribuant ainsi à renforcer la sécurité alimentaire du globe.

Le riz, avec une production mondiale approchant 500 millions de tonnes, constitue la base de l’alimentation de milliards d’êtres humains, souvent parmi les plus pauvres de la planète. Cette céréale est donc l’un des piliers de la sécurité alimentaire en Asie, en Afrique et en Amérique du Sud. La production soutenue de cette céréale, comme c’est d’ailleurs le cas de toutes les plantes d’intérêt économique, dépend du développement de variétés améliorées aux performances agronomiques élevées. La dissémination de telles variétés à haut rendement pose néanmoins le problème de l’érosion de la diversité génétique, puisque ces lignées ont graduellement remplacé les variétés traditionnelles.

Cette érosion représente aujourd’hui un danger dans le contexte de l’accélération des changements environnementaux, puisque sans une diversité génétique suffisante, il sera difficile, voire impossible, de trouver de nouvelles sources de tolérance aux conditions de cultures extrêmes (chaud, froid, sécheresse, inondations…) auxquelles nous devrons faire face dans un avenir proche. De telles sources existent néanmoins dans les populations naturelles d’espèces sauvages proches du riz cultivé (appartenant au même genre Oryza). Une bonne connaissance du génome de ces espèces permettra de mieux identifier et exploiter leur diversité génétique et ainsi de mieux lutter contre les effets des changements climatiques pour le maintien de la sécurité alimentaire. D’un point de vue fondamental, le séquençage du génome de ces 13 espèces nous aide à mieux comprendre l’évolution du génome des plantes.

Le genre Oryza date de 15 millions d’années environ. Ainsi, par exemple, la comparaison des génomes disponibles nous permet de caractériser la dynamique des gènes sur des temps évolutifs allant de quelques centaines de milliers à plusieurs millions d’années. L’une des surprises de l’étude est la découverte du taux très élevé d’apparition de nouveaux gènes (dont l’origine reste inconnue) dans toutes les espèces. Ce mécanisme pourrait être à l’origine de la diversité observée entre les espèces. De plus, les éléments transposables (qui sont des séquences non-géniques mais très fréquentes dans les génomes des plantes) sont eux aussi très dynamiques et contribuent activement à la différenciation des génomes. L’une des perspectives de ce travail sera de mieux comprendre quel est l’impact fonctionnel de ces éléments et à quel point ils contribuent à la genèse de la biodiversité chez les plantes.