Améliorer la résistance des cultures aux champignons

Pour garantir qu'il y ait suffisamment de nourriture pour une population mondiale en pleine croissance, les cultures doivent produire davantage sur une surface moindre. Les rendements peuvent être améliorés en rendant les cultures plus résistantes aux parasites et agents pathogènes et moins sensibles aux tensions environnementales induites par le changement climatique.

Le projet DURABLE RESISTANCE (Understanding factors affecting durability of crop resistance genes), financé par l'UE, utilisait le canola et un agent pathogène comme modèle pour comprendre comment la résistance à la maladie dans une culture pouvait se dégrader.

Dans une défense évolutive et une stratégie de contre-attaque, les plantes et les champignons ont évolué ensemble pour faire correspondre les gènes qui permettent aux champignons d'attaquer et aux plantes de se défendre contre la maladie. Par exemple, les champignons possèdent les gènes d'avirulence (avr) qui produisent des protéines des effecteurs qui permettent aux champignons d'infecter une plante.

Les plantes, pendant ce temps, ont fait évoluer les gènes de résistance (R) qui reconnaissent le gène avr correspondant du champignon pour déclencher le système de défense de la plante. En changeant rapidement ses gènes avr, les champignons peuvent échapper la reconnaissance des gènes R de la plante, entraînant une dégradation de la résistance de la plante.

C'est ce qui est arrivé aux cultures de canola en Australie en 2003, lorsque le pays a enregistré une vaste dégradation de la résistance lors d'une épidémie fongique. Lors de l'étude de la génétique des champignons dégradant la résistance, les chercheurs ont découvert que les mutations dans ses gènes avr rendaient l'agent pathogène «invisible» pour les défenses de la plante.

Pour contrer cette dégradation, DURABLE RESISTANCE a montré que la résistance pouvait être améliorée en ajoutant des gènes R secondaires mineurs pendant la culture. Ces gènes mineurs seuls ne confèrent aucune résistance mais empêchent les champignons d'évoluer de manière à dégrader la résistance des gènes R.

Les chercheurs ont également découvert que l'environnement a un effet sur la durabilité et la stabilité de la résistance. Dans un monde qui se réchauffe, il est inquiétant de voir que les gènes R sont moins efficaces à hautes températures alors que les effecteurs fongiques peuvent mieux supprimer les défenses hôtes.

Enfin, DURABLE RESISTANCE a découvert des protéines qui lient les effecteurs fongiques et peuvent être utilisées dans les programmes d'élevage pour améliorer la résistance du canola et des autres cultures. Les travaux de ce projet permettront d'empêcher les futures épidémies de champignons dans les cultures.