Palmier dattier 2,5 ans après greffage. L'encart montre une région agrandie à la base de la plante, avec la pointe de flèche pointant vers la jonction de la greffe. Crédit :Julian Hibberd
Les scientifiques ont trouvé une nouvelle façon de combiner deux espèces de plantes herbacées, dont la banane, le riz et le blé, en utilisant des tissus embryonnaires de leurs graines. La technique permet d'ajouter aux plantes des caractéristiques bénéfiques, telles que la résistance aux maladies ou la tolérance au stress.
Le greffage est la technique qui consiste à joindre la pousse d'une plante à la racine d'une autre, afin qu'elles continuent à pousser ensemble comme une seule. Jusqu'à présent, on pensait qu'il était impossible de greffer des plantes herbacées du groupe connu sous le nom de monocotylédones car il leur manquait un type de tissu spécifique, appelé cambium vasculaire, dans leur tige.
Des chercheurs de l'Université de Cambridge ont découvert que les tissus des racines et des pousses prélevés sur les graines de graminées monocotylédones - représentant leurs premiers stades embryonnaires - fusionnent efficacement. Leurs résultats sont publiés le 22 décembre 2021 dans la revue Nature .
On estime que 60 000 plantes sont des monocotylédones; beaucoup sont des cultures qui sont cultivées à grande échelle, par exemple, le riz, le blé et l'orge.
Cette découverte a des implications pour le contrôle de graves agents pathogènes transmis par le sol, notamment la maladie de Panama, ou « race tropicale 4 », qui détruit les plantations de bananes depuis plus de 30 ans. Une récente accélération de la propagation de cette maladie a fait craindre une pénurie mondiale de bananes.
« Nous avons réalisé quelque chose que tout le monde disait impossible. La greffe de tissus embryonnaires présente un réel potentiel pour toute une gamme d'espèces herbacées. Nous avons constaté que même des espèces éloignées, séparées par un temps d'évolution profond, sont compatibles avec la greffe », a déclaré le professeur Julian Hibberd du département des sciences végétales de l'Université de Cambridge, auteur principal du rapport.
La technique permet de greffer efficacement des monocotylédones d'une même espèce, et de deux espèces différentes. La greffe de tissus racinaires et de pousses génétiquement différents peut donner une plante avec de nouveaux traits - allant des pousses naines à la résistance aux ravageurs et aux maladies.
Les scientifiques ont découvert que la technique était efficace sur une gamme de plantes cultivées monocotylédones, notamment l'ananas, la banane, l'oignon, l'agave tequila et le palmier dattier. Cela a été confirmé par divers tests, y compris l'injection de colorant fluorescent dans les racines de la plante - d'où il a été observé remonter la plante et traverser la jonction de greffe.
"J'ai relu des décennies d'articles de recherche sur la greffe et tout le monde a dit que cela ne pouvait pas être fait chez les monocotylédones. J'étais assez têtu pour continuer - pendant des années - jusqu'à ce que je leur prouve le contraire », a déclaré le Dr Greg Reeves, boursier Gates Cambridge au département des sciences végétales de l'Université de Cambridge et premier auteur de l'article.
Il a ajouté :« C'est un défi urgent de rendre les cultures vivrières importantes résistantes aux maladies qui les détruisent. Notre technique nous permet d'ajouter une résistance aux maladies, ou d'autres propriétés bénéfiques comme la tolérance au sel, aux plantes herbacées sans recourir à la modification génétique ou à de longs programmes de sélection. »
L'industrie mondiale de la banane est basée sur une seule variété, appelée la banane Cavendish - un clone qui peut supporter le transport sur de longues distances. Sans diversité génétique entre les plantes, la culture a peu de résistance aux maladies. Et les bananes Cavendish sont stériles, de sorte que la résistance aux maladies ne peut pas être reproduite dans les générations futures de la plante. Des groupes de recherche du monde entier tentent de trouver un moyen d'arrêter la maladie de Panama avant qu'elle ne se répande encore plus.
Le greffage a été largement utilisé depuis l'antiquité dans un autre groupe de plantes appelé les dicotylédones. Les cultures fruitières dicotylédones, notamment les pommes et les cerises, et les cultures annuelles de grande valeur, telles que les tomates et les concombres, sont couramment produites sur des plantes greffées, car le processus confère des propriétés bénéfiques, telles que la résistance aux maladies ou une floraison plus précoce.
Les chercheurs ont déposé un brevet pour leur technique de greffe auprès de Cambridge Enterprise. Ils ont également reçu un financement de Ceres Agri-Tech, un partenariat d'échange de connaissances entre cinq grandes universités britanniques et trois instituts de recherche agricole renommés.
« La maladie de Panama est un énorme problème qui menace les bananes à travers le monde. C'est fantastique que l'Université de Cambridge ait l'opportunité de jouer un rôle dans la sauvegarde d'une culture vivrière aussi importante », a déclaré le Dr Louise Sutherland, directrice de Ceres Agri-Tech.
Référence :"Greffe de plantes monocotylédones à l'interface racine-pousse embryonnaire" par Gregory Reeves, Anoop Tripathi, Pallavi Singh, Maximillian R. W. Jones, Amrit K. Nanda, Constance Musseau, Melanie Craze, Sarah Bowden, Joseph F. Walker, Alison R. Bentley, Charles W. Melnyk et Julian M. Hibberd, 22 décembre 2021, Nature .
DOI :10.1038/s41586-021-04247-y
Ceres Agri-Tech, dirigée par l'Université de Cambridge, a été créée et gérée par Cambridge Enterprise. Il a fourni un financement de traduction ainsi qu'une expertise et un soutien en commercialisation au projet, afin de développer la technique et d'améliorer son efficacité.
