Le riz est l'une des cultures vivrières de base les plus cultivées au monde, fournissant environ 20 % de l'apport calorique quotidien à plus de la moitié de la population mondiale. Cependant, le riz actuellement largement cultivé est une culture annuelle qui doit être ressemée chaque année, tandis que ses cousins sauvages sont pour la plupart des plantes vivaces qui peuvent fleurir année après année et continuer à faire germer de nouvelles pousses à partir de la base de la plante.
Une dernière étude publiée dans Science montre que les scientifiques ont découvert des facteurs génétiques clés qui déterminent les caractéristiques pérennes du riz sauvage (Oryza rufipogon) et ont réussi à introduire des gènes pertinents dans le riz cultivé (Oryza sativa) pour créer des matériaux de riz dotés de capacités de croissance pérennes. L'équipe de recherche estime que le riz cultivé aujourd'hui est probablement issu d'ancêtres pérennes, mais que sa capacité de régénération a été progressivement perdue au cours du processus de domestication à long terme.
Pour suivre ce caractère pérenne, Han Bin, généticien à l'Académie chinoise des sciences, et ses collègues ont mené une analyse comparative de 446 échantillons de riz sauvage et de matériel de riz cultivé. Ils ont identifié une région génomique appelée « Endless Branches and Tillers 1 » (EBT1) sur le chromosome 1 du riz, qui contient deux copies du gène régulateur microARN156, étiquetées B et C respectivement.
La recherche montre qu'au stade de la plantule, cette séquence microARN156 B et C est très active et peut maintenir la plante dans la phase de croissance végétative, lui permettant de continuer à développer des feuilles et des tiges sans se précipiter dans un développement reproductif. À mesure que la plante mûrit, cette activité s’affaiblit progressivement. Dans le riz ordinaire cultivé, cela signifie que le cycle de vie de la plante se termine après la floraison et la fructification. Chez le riz sauvage, cette région génétique sera « réinitialisée » après la floraison, permettant à la plante de reprendre sa croissance végétative au lieu de mourir complètement.
L’équipe de recherche a ensuite croisé du riz sauvage avec du riz cultivé pour observer les performances fonctionnelles des gènes pertinents dans les plantes vivantes. Parmi les nombreux phénotypes de descendance hybride, les chercheurs ont sélectionné un matériau numéroté G43, qui a montré la capacité d'arrêter le développement reproductif et de relancer la croissance végétative après la floraison.
Au cours du processus de restauration de la croissance végétative, le G43 fera pousser un grand nombre de branches latérales appelées « talles » à partir de la base de la plante. Normalement, un plant de riz ordinaire produit environ 10 talles au cours de son cycle de vie, depuis l'assemblage jusqu'à l'épiaison, la fructification et la mort, tandis que le G43 peut produire plus de 70 talles en moyenne, démontrant de manière significative sa capacité à se régénérer et à se développer plusieurs fois.
Cependant, ce « tallage sans fin » se heurte actuellement à des limites évidentes : la plupart des branches latérales formées par ces pousses secondaires sont des talles stériles, qui ne donneront que des fleurs anormales mais ne pourront pas produire de graines. L'équipe de recherche estime que pour obtenir un riz cultivé vivace qui puisse être véritablement promu à grande échelle, les gènes pertinents doivent être introduits ou régulés davantage ailleurs dans le génome pour obtenir une variété capable de se régénérer pendant de nombreuses années et de maintenir une fertilité suffisante.
Salomé Prat, généticienne végétale de l'Institut de recherche sur le génome agricole, a souligné dans une interview avec Refractor que si le locus EBT1 actuel apporte des caractéristiques pérennes, il inhibe également la floraison normale du riz, réduisant ainsi le rendement. Dans cet allèle, explique-t-elle, le gène est à nouveau activé dans les bourgeons des talles après la floraison, entraînant la formation de nouvelles talles, mais cela signifie également que la phase de reproduction est supprimée.
Jorge Dubcovsky, biologiste végétal à l'Université de Californie à Davis, a averti qu'il est peu probable que ce type de riz génétiquement modifié « soit rapidement accessible au public » à court terme. Il a souligné que du point de vue de la production agricole au sens large, les cultures pérennes ont tendance à avoir des rendements inférieurs à ceux des cultures annuelles. Dans le contexte d’une croissance démographique mondiale continue, les humains ne seront peut-être pas en mesure de remplacer à grande échelle les cultures de base annuelles à haut rendement existantes par des cultures pérennes à faible rendement, même si les premières présentent des avantages en termes d’écologie et de durabilité.
Malgré les perspectives et les défis, cette recherche est toujours considérée comme un progrès important dans le domaine de l’amélioration génétique du riz, fournissant des indices clés pour créer du riz cultivé pouvant être récolté pendant de nombreuses années grâce à des méthodes de sélection moléculaire. Si les scientifiques parviennent à l’avenir à introduire progressivement des caractéristiques pérennes dans les principales variétés sans sacrifier de manière significative le rendement, le système de plantation du riz devrait inaugurer des changements profonds en termes de réduction des semis, d’économie de main-d’œuvre et de ressources et d’amélioration des sols et de l’environnement écologique.