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Le riz est la principale céréale nourrissant l'humanité. L'augmentation de la populaiton mondiale, qui devrait atteindre 9 à 10 milliards d'individus d'ici à 2050, est principalement attendue dans les pays du Sud, où le riz constitue gébéralement l'aliment de base. Pour survivre cette évolution, la production devra augmenter de 50ù dans les 30 prochaines années, sur des surfaces arables qui sont, elles, en réduction.

Equipe 4; National audience; Depuis quinze ans, la population de cartographie de variété indica-japonica dite «IR64-Azucena» jouit d'une popularité inégalée auprès des phytogénéticiens puisqu'elle permet de localiser plus facilement les gènes intervenant dans la résistance aux insectes ravageurs ainsi qu'aux maladies d'origine fongique, bactérienne ou virale, la tolérance abiotique au stress, l'architecture de la plante et la qualité du grain. Un projet en cours s'appuie sur une nouvelle lignée de populations consanguines recombinantes issues du croisement IR64-Azucena pour analyser la plasticité phénotypique du riz en phase précoce de développement de la plante, en comparant le pourcentage de répartition de la biomasse entre racines et pousses, l'architecture de la plante et le rythme de développement selon trois scénarios de croissance: en carence de phosphore, sous stress osmotique et dans des conditions de culture hydroponique sous-optimales.

Les projets de séquençage des génomes végétaux sont en plein essor, mais l'accès aux fonctions codées reste limitant pour le développement de la génomique. Ainsi, la mise en place d'outils pour faciliter la détermination de ces fonctions devient primordiale et les vecteurs d'expression constituent un élément de choix pour atteindre cet objectif. Cette technologie, très peu développée chez les monocotylédones, permet d'étudier finement l'expression des gènes en suivant les produits de traduction au niveau cellulaire, grâce à des gènes rapporteurs. De plus, la sur-expression ou l'extinction des gènes peut conduire à un phénotype caractéristique de la fonction codée. Nous avons développé un vecteur viral d'expression basé sur un virus fonctionnel chez le riz: le virus de la panachure jaune du riz, Rice yellow moule virus (RYMV), un Sobemovirus. La forte spécificité qu'il présente avec les cellules de riz, l'importante stabilité dans son hôte, ainsi que son génome de petite taille et de structure simple, font du RYMV un candidat intéressant pour la construction de vecteurs viraux d'expression. Deux types de vecteurs ont été construits à partir de clones infectieux sous dépendance du promoteur T7: (i) des vecteurs pour la sur-expression des gènes dont la fonction est à évaluer (ii) des vecteurs utilisant la propriété des virus à induire du VIGS (virus induced gene silencing) pour éteindre ces gènes. Ces mêmes vecteurs pourront être optimisés grâce à l'étude de la levée du silencing par le virus. Plusieurs constructions sont disponibles. Une fusion entre un gène rapporteur (GUS ou GFP) et la CP, permettra d'évaluer la fonctionnalité d'un tel vecteur (taille de l'insertion) et de suivre l'expression de la CP in planta. L'expression élevée de l'ARN sub-génomique sera exploitée pour sur-exprimer spécifiquement un gène rapporteur. L'analyse de ces vecteurs est en cours, au niveau cellulaire et in planta. Afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans le gene silencing et son effet sur la pathogénie, nous envisageons d'étudier la suppression du silencing par le RYMV, sur des plantes dont les transgènes (GUS ou GFP) ne s'expriment pas. Dans cet objectif, les plantes transgéniques seront inoculées avec différents isolats de RYMV variables sur le gène de la P1, laquelle est impliquée dans la suppression du silencing. (Texte intégral)

L'espèce cultivée asiatique, #Oryza sativa#, a une structure génétique tout à fait particulière, objet des travaux décrits dans ce chapitre. Sa domestication, à partir de l'espèce #O. rufipogon#, est très ancienne. Deux sous-espèces ont été identifiées, #indica# et #japonica# à partir des caractères morphologiques et physiologiques et du comportement en croisement. Les marqueurs moléculaires apportent beaucoup à la compréhension de la diversité génétique du riz. Les isoenzymes, malgré le nombre limité de locus et d'allèles accessibles, ont fourni les premiers éléments de quantification de la différenciation intravariétale. La classification établie sur la base des isoenzymes concorde globalement avec des classifications locales, empiriques, ainsi qu'avec les classifications synthètiques, établies sur des critères multiples associant composantes morphologiques et physiologiques. Des études fondées sur plusieurs types de marqueurs moléculaires, ont permis de construire différentes classifications infraspécifiques. Dans ce chapitre, on compare plusieurs schémas de classification reposant sur différents types de caractères, en concentrant les analyses sur des échantillons largement partagés. Ensuite sont examinées quelques situations particulières permettant d'aborder certains aspects de la dynamique qui conditionne la diversité génétique des riz cultivés

L'analyse du polymorphisme enzymatique de 17 locus impliqués dans l'identification de #indica-japonica$ a été effectuée sur des échantillons de 312 variétés traditionnelles de riz du Burkina Faso comportant 289 de #O. sativa$ L. et 23 de #O. glaberrima$ Steud. Au niveau des Locus qui ont été étudiés chez les variétés africaines d'#O. sativa$, tous les électromorphes connus sont rencontrés, avec cependant des différences de fréquences relatives parfois importantes. La variabilité isozymique comparée sur 17 locus étudiés entre #O. sativa$ et #O. glaberrima$ montre une grande diversité génétique chez les espèces asiatiques avec un rapport de 1 à 10 pour les 11 systèmes enzymatiques analysés. La réaction au phénol de 283 accessions a révélé une proportion faible (5%) pour le type #japonica$ (réaction négative), le reste (95%) étant constitué d'accessions appartenant au groupe #indica$ (réaction positive). L'analyse du polymorphisme enzymatique des 17 locus et la comparaison de la variabilité génétique des variétés traditionnelles de riz du Burkina Faso avec celles des variétés d'Asie par des travaux antérieurs, ont confirmé le lien entre la réaction au phénol et l'appartenance au groupe I (#indica$) de la classification isozymique. Le polymorphisme enzymatique des variétés du Burkina révèle une prédominance des formes intermédiaires chez le type #indica$, contrairement à celui de l'Asie. Deux variétés appartenant au groupe II de Glaszmann qui comportent des variétés #"Aus"$ ont été identifiées. (Résumé d'auteur)

Un projet d'utilisation des ressources génétiques de l'espèce africaine de riz cultivé, 0. glaberrima Steud. est développé par l'ORSTOM en collaboration avec l'ADRAO en Côte d'Noire. Une population issue d'un recroisement entre une variété irriguée d'O. sativa, IR64, et la variété d'O. glaberrima Tog5681 a été développée pour être cartographiée avec des marqueurs moléculaires à base PCR (STS, microsatellites). Cette population servira de point de départ pour réaliser un programme d'introgression systématique qui sera dirigé par des marqueurs moléculaires cartographiés au cours de recroisement successifs en utilisant IR64 comme parent récurent. L'objectif est d'obtenir l'introgression de petits fragments d'O. glaberrima dans le même fond génétique d'O. sativa sous formes de lignées isogéniques plus propices à l'évaluation de la diversité génétique utile provenant de l'espèce africaine de riz cultivé. Deux caractères modèles ont été choisis pour réaliser leur transfert chez 0. sativa : la résistance au virus de la panachure jaune du riz (RYMV) et la résistance au nématode Heterodera sacchari. Les premiers résultats concernant l'évaluation du polymorphisme entre les parents et la cartographie des marqueurs sur la population de recroisement sont présentés et montrent que de fortes distorsions de ségrégation sur le chromosome 6 peuvent rendre compte de l'action d'un gène de stérilité sporo-gamétophytique sur ce chromosome. Néanmoins, l'évaluation de quelques individus de la population de recroisement montre que le transfert des caractères cibles est faisable. Grâce à ce projet, l'identification et la caractérisation des barrières reproductives rendent possible la définition de ponts interspécifiques qui permettront de mieux gérer les ressources génétiques d'O. glaberrima tant sur le plan de leur utilisation que sur le plan de leur conservation.

Face à l'engouement croissant pour les riz aromatiques en Europe, les technologues s'appliquent à fournir aux sélectionneurs des moyens efficaces de combiner flaveur et capacité de rendement dans une même variété. Des méthodes nouvelles sont proposées, telles que l'analyse chromatographique en phase gazeuse et la cartographie du génome par marqueurs moléculaires. Ce programme associe CIRAD, ENSIAA, IRRI et ORSTOM; les premiers résultats de recherche ouvrent des perspectives intéressantes

Ce projet a pour but la création assistée par marqueurs d'une centaine de lignées "pseudo-isogéniques", chaque lignée ayant un fond génétique #sativa$ et un fragment introgressé #glaberrima$ d'environ 20 cM. La totalité des fragments introgressés devra couvrir l'ensemble du génome. La divergence ancienne (2 à 3 Ma) et l'isolement génétique des deux espèces cultivées de riz permet d'attendre un polymorphisme élevé, ce qui fait de ce croisement un matériel idéal pour une étude de cartographie par marqueurs moléculaires (PCR ciblée). La première étape sera la construction d'une carte génétique à base de marqueurs PCR-RFLP, sur la population BC1. L'obtention des lignées se fera par plusieurs croisements en retour successifs sur le parent #sativa$, en choisissant à chaque étape les lignées dont la configuration allélique pour les marqueurs permet de garder les fragments recherchés. La dernière étape est une fixation par autofécondation. Les intérêts d'une telle approche sont multiples : utilisation en sélection, ressources génétiques expérimentales, étude et fixation des transgressions, approche "QTL" simplifiée et améliorée (fond génétique homogène ; multilocal), organisation du génome de #glaberrima vs sativa$ (recombinaisons ; domestication), cartographie comparée. (Résumé d'auteur)

Les activités de l'ORSTOM sur les ressources génétiques concernent une dizaine d'espèces tropicales d'intérêt agricole principalement en Afrique. Les chercheurs ont tout d'abord contribué à l'enrichissement des banques de gènes mondiales en matériel végétal original ; près de 20 000 échantillons sont conservés par le Centre ORSTOM de Montpellier. L'analyse de la diversité génétique des espèces a été privilégiée afin de connaître sa structuration et de comprendre son organisation dans son contexte évolutif (domestication, migration, sélection). Deux évolutions fondamentales ont guidé cette approche de la diversité génétique : 1) les concepts de "pools géniques" et de "complexe d'espèces" pour rendre compte des rapports entre les espèces cultivées et les formes apparentées sauvages ; 2) l'étude du polymorphisme moléculaire des protéines et de l'ADN, source quasi illimitée de marqueurs génétiques, dans leur majorité sélectivement neutres. Ainsi, la description de l'organisation génétique des espèces collectées a été réalisée et illustrée par l'exemple des riz. Afin de développer la conservation et la gestion des ressources génétiques, les chercheurs ORSTOM participent au développement de méthodologies adaptées : 1) la constitution de collections réduites (core collection) ; 2) la cryoconservation d'espèces à graines récalcitrantes et/ou à multiplication végétative ; 3) la conservation #in situ$ des formes spontanées dans leurs écosystèmes et des formes cultivées dans leurs agrosystèmes. Les ressources génétiques conservées prennent de la valeur ajoutée par leur évaluation, leur gestion et leur utilisation en sélection. Quelques-unes des perspectives de valorisation des recherches ORSTOM sont présentées, en particulier l'emploi de marqueurs moléculaires cartographiés dans le pilotage de l'introgression des caractères d'intérêt agronomique. (Résumé d'auteur)

La création de ce laboratoire a étét l'occasion d'associer, au sein d'une même unité, une équipe de physiologistes spécialisés dans l'embryogenèse somatique et une éuipe de généticiens spécialisés en amélioration des plantes et en ressources génétiques. Ce laboratoire constitute la base métropolitaine de l'unité de recherche "Bases biologiques de l'amélioration des plantes" du département "Milieux et activité agricole" de l'ORSTOM