VigoRice

Le riz est un aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale et, avec le blé et le maïs, est l’une des céréales les plus cultivées. Le riz est principalement cultivé après transplantation de jeunes plantules dans des rizières inondées. Cette méthode de culture est très productive, mais elle nécessite de grandes quantités d’eau et génère d’importantes émissions de méthane, un gaz à effet de serre vingt fois plus puissant que le CO₂ et un contributeur majeur au changement climatique. La culture du riz en conditions aérobies, associée à un semis direct dans un champ non inondé, peut réduire drastiquement la consommation d’eau et les émissions de méthane, tout en évitant l’étape laborieuse de transplantation. Toutefois, cette méthode de culture est peu utilisée, car elle entraîne des rendements plus faibles, principalement en raison d’une pression accrue des mauvaises herbes. Renforcer la vigueur précoce du riz est donc essentiel pour améliorer sa compétitivité face aux adventices et son adaptation à la culture aérobie.

Le riz africain, Oryza glaberrima (Og), est connu pour sa résilience et sa compétitivité face aux mauvaises herbes, mais il n’est que marginalement cultivé en raison de ses faibles rendements et de sa qualité moindre en comparaison des variétés élites d’Oryza sativa (Os). Les croisements entre ces deux espèces sont difficiles, mais des hybrides, appelés NERICA (New Rice for Africa), ont précédemment pu être obtenus dans le but de combiner le potentiel de rendement de Os et la résilience climatique de Og. Aujourd’hui, certaines de ces variétés NERICA sont largement cultivées, en particulier en Afrique subsaharienne. Cependant, le potentiel de rendement de ces variétés n’est toujours pas atteint en conditions aérobies, en raison de leur vigueur précoce limitée et de leur faible compétitivité face aux mauvaises herbes.

Au cours de travaux antérieurs, nous avons étudié la vigueur précoce dans un panel de diversité de Og et identifié une région génétique associée à ce caractère. Nous disposons désormais d’évidences solides indiquant que, dans cette région, du polymorphisme induisant une expression différentielle du gène Farnesyl Diphosphate Synthase 1 (FPS1) est à l’origine de différences de vigueur précoce. La variété NERICA 4, la plus cultivée en conditions aérobie, porte l’allèle OsFPS1 et ne présente pas une vigueur accrue par rapport à son parent Og portant l'allèle OgFPS1 associé à une faible vigueur, révélant un potentiel d’amélioration non exploité.

Dans le cadre du projet VigoRice, nous mettrons à profit ces connaissances afin d’augmenter, par édition du génome, la vigueur précoce du cultivar NERICA 4. Notre approche principale consistera à substituer le promoteur de FPS1 par un promoteur conférant une forte vigueur, grâce à des méthodes basées sur la réparation dirigée par homologie. Dans des approches complémentaires, nous tenterons d’augmenter l’expression et/ou la traduction de FPS1 en éliminant un ORF identifié en amont du gène, ou en réalisant des délétions au sein du promoteur.

Le projet VigoRice devrait produire de nouvelles lignées dérivées de NERICA 4, dotées d’une vigueur précoce et d’une compétitivité accrue face aux adventices, que nous évaluerons au laboratoire et au champ. Selon la proposition de régulation actuelle émise par l’UE, ces nouvelles lignées seront considérées comme équivalentes aux plantes obtenues par sélection conventionnelle. Elles devraient donc contribuer à rapidement réduire l’empreinte écologique de la riziculture en faveur d’une transition agroécologique, et illustrer le potentiel de l’édition du génome afin de faciliter l’amélioration rapide des variétés en abolissant les barrières d’hybridation.

Le projet VigoRice est en lien avec les axes 1 & 2 du PEPR Sélection Végétale Avancée  : 

Axe 1 : Développement de l’édition des génomes pour l’application à un large panel d’espèces

Axe 2 : Edition des génomes pour accompagner la transition agroécologique