le ″ cultures saines′ Un consortium international de recherche dirigé par le Professeur Dr Wolf B. Frommer de l’université Heinrich Heine Düsseldorf (HHU) développe des variétés de riz résistantes aux maladies. Dans la revue scientifique eLife, les auteurs font maintenant état de la découverte d’une récente épidémie bactérienne en Tanzanie – Et décrivez comment ils ont modifié une variété de riz africaine pour la rendre résistante à l’agent pathogène.

Rizière infectée par le mildiou bactérien à Dakawa. Le fanage et la dessiccation des feuilles entraînent une réduction significative du rendement pour les petits producteurs alimentaires. (Photo: Mohammed Mkuya, Rosemary Murori)

Bacterial blight of rice, which is caused by the bacterium Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (Xoo for short), is responsible for devastating crop losses among rice farmers every year. It above all threatens the livelihoods of small-scale farmers in Asia and Africa, and accounts for malnutrition and famine in the affected regions.

Although bacterial blight was not considered a major threat to rice production in Tanzania until now, in 2019 fields were detected in the Morogoro region in east Tanzania that showed in part severe damage by the disease. Subsequent surveys further indicated that the pathogen had already spread to many regions of Tanzania by now. Based on the rapid spread, it is not unlikely that the disease will also migrate to neighbouring countries. To determine the arsenal used by this strain, the pathogen’s genome was sequenced. The analysis of the sequences showed that the bacteria are distinct from the native populations in Africa and are highly similar to strains from Asia. Similar to the Asian strains, but different from the African ones, they have one tool that blocks a common rice resistance gene, called iTAL, and they possess a particular set of keys to the plants’ pantry. Injection of a regulatory ″key″ protein, developed by these bacteria, into rice cells turns on the production of a sugar transporter named SWEET11a that leads to the release of sugar in the neighbourhood of the bacteria, which can serve for nutrition and is needed for multiplication and virulence of the bacteria.

According to Dr Boris Szurek, who heads the group involved in the study at the French national research institute for sustainable development (IRD): ″Until 2019, strains from Asia were never found in Africa. Similarly, African strains were not found in Asia, pointing to a recent introduction from Asia into Africa, which is now causing yield losses across Tanzania.″

Professor Dr Wolf B. Frommer from the Institute of Molecular Physiology at HHU, who heads the international research consortium "Healthy Crops", explains: ″To protect African rice production from the emerging threat by the pathogenic bacteria, we have used new breeding techniques to exchange the locks in the popular East African elite variety ″Komboka″ so that the pathogen’s key cannot open the pantry anymore and thus, not cause the disease. The edited lines show broad-spectrum resistance against all known Asian and African strains of Xoo, including the strains recently discovered in Tanzania.″

Co-author Professor Dr Bing Yang from the University of Missouri in Columbia, USA adds: ″We intend to help African scientists with these discoveries and use new breeding methods to develop locally adapted disease-resistant rice varieties. The knowledge can also be used to inform conventional breeding of varieties resistant to the rapidly spreading strains for those countries that have not yet established regulations for new breeding techniques.″

Gros plan d’une feuille de riz infectée par Xoo. La bactérie se propage à travers la feuille causant ces lésions typiques. (Photo: Mohammed Mkuya, Rosemary Murori)

contexte: mildiou bactérien du riz

la production de riz est vitale pour la sécurité alimentaire, le développement régional et la réduction de la pauvreté dans de nombreux pays, en particulier dans les pays en développement. Environ 900 millions de personnes issues de ménages à faible revenu dans le monde dépendent actuellement de la production de riz en tant que producteurs ou consommateurs. Le riz est l’aliment de base le plus important pour plus de quatre milliards de personnes dans le monde.

le mildiou bactérien est une maladie du riz dévastatrice qui menace les moyens de subsistance des petits producteurs alimentaires à faible revenu en afrique et en asie en particulier. En Inde par exemple, près de dix pour cent des récoltes sont perdues chaque année à cause de cette maladie. Et cela malgré des mesures de protection efficaces. Les nouvelles lignes de riz mises au point pourraient prévenir ces pertes de rendement et ainsi fournir du riz à des millions de personnes qui, autrement, seraient menacées de famine.

la maladie est causée par la bactérie Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (Xoo en abrégé). Pendant l’infection, Xoo introduit une série de protéines appelées effecteur TAL dans les cellules végétales, qui se lient au génome de l’hôte et activent l’expression des gènes végétaux, favorisant ainsi la production de transporteurs de saccharose à partir du ″SWEET″ Famille. Une fois les sucreries intégrées dans la membrane plasmatique, les cellules sécrètent une grande quantité de sucre dont les bactéries Xoo se nourrissent ensuite. Cela conduit à son tour au fanage et à la dessiccation des feuilles et finalement à la mort des plants de riz.

″ cultures saines′ Projet

les Pesticides sont souvent utilisés pour lutter contre Xoo, mais leur efficacité est limitée et ils exposent la population à des risques. Le ″ Crops&Prime sains; Un projet de recherche international à but non lucratif adopte une approche différente, dans le but de sélectionner et de mettre à disposition des lignées de riz résistantes à la maladie. Cela devrait augmenter considérablement les rendements des petits producteurs alimentaires d’afrique et d’asie.

le projet est un consortium international réunissant des scientifiques du HHU, de l’université de floride et de l’université du Missouri aux etats-unis, du Centre international d’agriculture tropicale en Colombie (CIAT), de l’institut national de recherche pour le développement durable (IRD), de l’institut international de recherche sur le riz (IRRI) aux Philippines et au Kenya, et de deux instituts du conseil indien de la recherche agricole (ICAR). Le projet est dirigé par le Professeur Wolf B. Frommer, qui est basé à HHU; Le Dr Marcel Buchholzer est responsable de la coordination du projet à Dü cu.

pour atteindre ses objectifs, le consortium a développé une stratégie de lutte contre le mildiou bactérien. L’équipe a déjà réussi à produire des lignées de riz résistantes aux maladies. Une boîte à outils de diagnostic A également été développée pour permettre le diagnostic rapide de souches bactériennes pathogènes émergentes.