Le génome des graminées apporte de nouveaux indices quant à leur tolérance à la sécheresse
Une équipe internationale de chercheurs a décrit le génome du sorgho, une graminée résistante à la sécheresse, proche de la canne à sucre et du maïs. Publiés dans la revue Nature, les résultats offrent de nouvelles informations sur cette précieuse source de nourriture, de fourrage et de biocarburants. Les conséquences sont importantes pour l'agriculture dans les régions arides où la population s'accroît, notamment l'ouest de l'Afrique. La production mondiale de sorgho s'élève à environ 60 millions de tonnes par an. Les principaux producteurs sont le Nord-Est de l'Afrique et les régions sèches des États-Unis et de l'Inde. Il s'agit d'un aliment de base pour la population et pour le bétail. Il sert également de biomasse pour produire des biocarburants, notamment en Chine. Le grain de sorgho contient plus de protides et moins de lipides que celui de maïs, tout en ayant une valeur nutritionnelle similaire. Le sorgho sucrier est proche de la canne à sucre, mais sa résistance à la chaleur et au stress hydrique le rendent plus intéressant pour la production de biocarburants. Le sorgho utilise la voie de photosynthèse appelée «C4», et peut donc assimiler davantage de carbone, dans des conditions de température élevée, que les plantes qui utilisent la voie plus courante «C3», notamment le riz et le blé. Cette description du génome du sorgho pourrait ouvrir la voie à des études visant à modifier d'autres espèces, notamment le riz, pour les faire passer de la voie de photosynthèse C3 à la voie C4. Ceci permettrait d'améliorer le rendement ainsi que la capture de dioxyde de carbone. Les chercheurs font remarquer que le matériel génétique du sorgho est porté par un petit nombre de chromosomes, ce qui en fait un modèle intéressant pour l'étude des graminées C4. Ils ont abouti à une description exacte et continue de l'ensemble du génome du sorgho, et ont notamment identifié des gènes dupliqués, absents chez d'autres céréales, et qui pourraient contribuer à la résistance à la sécheresse. Ce séquençage a inspiré des études comparatives avec le génome du riz, séquencé il y a quatre ans. On espère que ces études des bases génétiques de caractères intéressants pour l'agriculture permettent aux scientifiques de mettre au point des programmes de sélection, afin d'améliorer le rendement des cultures. «Aujourd'hui, nous comprenons mieux comment de nombreuses propriétés des graminées, comme la résistance à la sécheresse, la présence de sucre dans les tiges ou la production de grain, sont codées dans leurs gènes», déclare le docteur Joachim Messing de l'université Rutgers (États-Unis), l'un des auteurs de l'article. «Cette connaissance pourrait nous permettre de transférer ces gènes vers d'autres plantes cultivées, pour les adapter en fonction du lieu où elles poussent et du climat.» L'analyse du génome du sorgho a fait appel à une technique modifiée de séquençage aléatoire (shotgun sequencing). Cette méthode tient compte de la nature très répétitive des génomes de grande taille, explique le docteur Messing, qui l'a mise au point. «L'efficacité de cette méthode permettra de séquencer plus rapidement d'autres génomes complexes, et pour un coût bien inférieur.» Dans un commentaire d'accompagnement, les docteurs Takuji Sasaki et Baltazar Antonio de l'Institut national d'agronomie du Japon, soulignent que «pour un végétal, l'intérêt de disposer de l'information génomique réside dans la possibilité d'améliorer les cultures, au moyen de diverses stratégies de sélection». Ils poursuivent en expliquant comment la connaissance du génome du sorgho peut être appliquée à des graminées de C4 telles que la canne à sucre et le miscanthus, lesquelles présentent un grand intérêt en tant que ressources potentielles pour la production de bioéthanol. «Bien entendu, les informations que l'on peut extraire du séquençage d'un génome ne suffisent pas, en elles-mêmes, à améliorer des caractéristiques telles que l'efficacité photosynthétique ou la tolérance au stress», écrivent les docteurs Sasaki et Antonio. «Mais ces informations représentent l'outil le plus puissant dont nous disposons pour découvrir le moyen d'augmenter la production de nourriture et d'énergie par les plantes, afin de faire face à une population en perpétuelle croissance et à un climat erratique.»
Pays
Suisse, Chine, Allemagne, Inde, Pakistan, États-Unis