Dans un contexte de raréfaction de l’eau pour les activités agricoles et de compétition avec les autres usages, il est urgent de mieux comprendre comment certains végétaux optimisent leur utilisation de cette ressource. Une équipe internationale coordonnée par des chercheurs de l’UMR DIADE a ainsi commencé à lever le voile sur les mécanismes physiologiques et les bases génétiques – chez le riz africain – de l’efficience d’utilisation de l’eau.

Comment font certaines variétés de riz africain pour produire de la biomasse en se contentant de moins d’eau que les autres ?

Les riz africains savent économiser l’eau

Le riz nourrit déjà plus de la moitié de la planète et sa consommation va continuer à progresser. En Afrique, les riziculteurs doivent augmenter leur production (près de 80 % de riz en plus sera nécessaire d’ici 2025, d’après la FAO) malgré la baisse des ressources en eau. Pour résoudre ce dilemme, les scientifiques se tournent vers Oryza glaberrima, l’espèce africaine créditée d’une meilleure tolérance à la sécheresse que sa cousine asiatique et source potentielle d’allèles¹ d’intérêt pour l’amélioration génétique. « Nous voulions regarder de plus près comment la plante régule sa transpiration pour espérer comprendre quels caractères sont essentiels dans l’efficience en matière d’utilisation de l’eau », explique Pablo Affortit, étudiant en thèse à l’IRD (UMR DIADE) et auteur principal des résultats publiés dans le Journal of Experimental Botany. Cette efficience se mesure, à l’échelle d’une plante, par le rapport gain de biomasse / eau totale transpirée. Derrière ce caractère se cachent en fait de nombreux traits physiologiques qui concourent à le moduler. Par exemple, l’ouverture des stomates (les pores des feuilles) des plantes leur permet d’optimiser l’entrée de carbone – qui contribue à la production de biomasse – mais engendre des pertes en eau par transpiration. La capacité du sorgho ou du mil – céréales africaines - à réduire l’ouverture de leurs stomates aux heures les plus chaudes de la journée contribue à économiser de l’eau tout en continuant la fixation de carbone. A l’intérieur même de l’espèce Oryza glaberrima, différentes variétés (et donc différents génotypes) montrent une grande diversité vis-à-vis de l’efficience d‘utilisation de l’eau, suggérant un déterminisme génétique de ce caractère.

Bases génétiques et physiologiques de l'efficacité de la transpiration

Avec leurs partenaires², les chercheurs français ont mesuré la biomasse (représentée par la quantité et la surface des feuilles) et l’eau perdue par transpiration chez 147 génotypes de riz africains traditionnels. Ces mesures ont été réalisées quotidiennement sur de jeunes plantes âgées de 18 à 30 jours. Première constatation, les traits relatifs à l’utilisation de l’eau sont très variables selon les génotypes et clairement sous contrôle génétique avec une variation d’un facteur 6 entre les variétés les plus efficientes et celles les moins efficientes pour l’utilisation de l’eau. « Par ailleurs, nos résultats révèlent que, chez le riz africain, une utilisation de l’eau plus efficace est due à une restriction de la transpiration lorsque la demande évaporative augmente (c.a.d. quand l’air devient de plus en plus sec et chaud), dévoile Laurent Laplaze, biologiste végétal dans l’UMR DIADE et co-auteur de l’étude. En termes d'accumulation de biomasse et de transpiration, le rapport entre les tissus racinaires et les tissus aériens (feuilles et tiges) joue un rôle important dans cette limitation de la transpiration ». Les racines constituant le point d’entrée de l’eau dans la plante, leur morphologie et leur physiologie sont logiquement des éléments importants dans le mécanisme étudié.

Vers une riziculture moins gourmande en eau ?

La mise en place d’approches de génétique a permis d’identifier des régions du génome contrôlant la réponse de la transpiration à la demande d'évaporation ainsi que l'efficience de la transpiration. L’une d’elles, particulièrement intéressante car contrôlant à la fois l’efficience d’utilisation de l’eau et la vitesse de croissance des riz africains, est en cours de validation à l’AfricaRice (Sénégal) et pourrait permettre de créer, à court terme, de nouvelles variétés de riz consommant moins d’eau mais aussi plus compétitives face aux plantes adventices³.

Notes : 
^1 différentes versions possibles d'un gène
^2 institutions espagnoles, gabonaise, indienne et sénégalaise
^3 végétal non semé par l'agriculteur et entrant en compétition avec la plante cultivée

Publication : Pablo Affortit, Branly Effa-Effa, Mame Sokhatil Ndoye, Daniel Moukouanga, Nathalie Luchaire, Llorenç Cabrera-Bosquet, Maricarmen Perálvarez, Raphaël Pilloni, Claude Welcker, Antony Champion, Pascal Gantet, Abdala Gamby Diedhiou, Baboucarr Manneh, Ricardo Aroca, Vincent Vadez, Laurent Laplaze, Philippe Cubry, Alexandre Grondin. 2022. Physiological and genetic control of transpiration efficiency in African rice, Oryza glaberrima Steud, Journal of Experimental Botany, erac156, https://doi.org/10.1093/jxb/erac156

Aller plus loin : 

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Contact science : Laurent Laplaze, IRD, UMR DIADE LAURENT.LAPLAZE@IRD.FR
 Contacts communication : Fabienne Doumenge, Julie Sansoulet COMMUNICATION.OCCITANIE@IRD.FR

Cet article a été écrit dans le cadre du projet Planet@liment.

Source de l'article : Vers une riziculture moins gourmande en eau