Dans un article publié dans la revue Communications Biology , des scientifiques de l'Université de Washington à St. Louis et de l'Université de l'Arkansas rapportent qu'un ravageur des cultures appelé riz nuisible est devenu largement résistant aux herbicides dans les régions où le riz résistant aux herbicides est planté. L'étude met en évidence les défis auxquels sont confrontés les riziculteurs américains lorsqu'ils combattent un ennemi adventice étroitement lié à une plante cultivée désirable.

L'enquête génétique a été menée à partir d'échantillons recueillis dans des rizières de l'Arkansas, où sont cultivés près de 50 % du riz du pays.

Le riz adventice est un cousin étroitement apparenté du riz cultivé. Il concurrence agressivement le riz cultivé dans les champs, entraînant une perte de rendement et des réductions de la qualité de la récolte qui compromettent la valeur marchande. Les infestations de riz nuisibles causent chaque année environ 45 millions de dollars de pertes économiques aux États-Unis et des centaines de millions de dollars dans le monde.

Les biologistes ont utilisé des séquences du génome entier de 48 plantes de riz adventices contemporaines pour montrer comment la résistance aux herbicides a évolué par le flux génétique du riz cultivé. Presque tous les autres cas de résistance aux herbicides chez les mauvaises herbes agricoles résultent de la sélection de génotypes tolérants chez les espèces de mauvaises herbes. À peine 20 ans après que le riz résistant aux herbicides a été adopté pour la première fois dans le sud des États-Unis, la majorité des champs ayant des antécédents de culture de riz résistant aux herbicides ont des plants de riz nuisibles qui sont également résistants aux herbicides.

"Tout au long de ses près de 200 ans d'histoire aux États-Unis, le riz adventice a eu un très faible taux de croisement avec le riz cultivé", a déclaré Marshall Wedger, associé de recherche postdoctoral en biologie en arts et sciences à l'Université de Washington et premier auteur de l'étude. . « Nous avons constaté que le riz américain contre les mauvaises herbes a persisté malgré la pression des herbicides avec la survie de ces quelques plantes qui se croisent, acquérant par conséquent le trait de résistance aux herbicides. »

"Les changements technologiques dans la riziculture américaine depuis les années 2000 ont conduit à une révolution génétique complète dans la composition du riz nuisible qui infeste les champs américains", a déclaré Kenneth Olsen, professeur de biologie à l'Université de Washington et auteur principal de l'étude.

"Au cours des 20 dernières années, le riz adventice est passé de très distinct génétiquement des variétés de cultures américaines à aujourd'hui principalement dérivé de l'hybridation cultures-mauvaises herbes", a déclaré Olsen. "Les mauvaises herbes s'emparent de certaines caractéristiques de la culture qui leur sont bénéfiques, notamment la résistance aux herbicides."

Les mauvaises herbes saisissent leur moment

Le riz sauvage est un fléau de la production de riz cultivé dans le monde. Mais jusqu'au début des années 2000, le riz nuisible des champs américains se croisait rarement avec les types de riz couramment cultivés dans ce pays.

Le riz cultivé et le riz adventice sont les mêmes espèces, ils peuvent donc se croiser ou s'hybrider. Leur taux d'hybridation est généralement faible, généralement inférieur à 1 %, car le riz est autogame.

Mais quelque chose s'est produit qui a changé la dynamique séculaire entre ces deux plantes étroitement liées. À partir du début des années 2000, deux nouveaux types de riz cultivé ont été adoptés dans les champs américains. L'un était un nouveau riz hybride qui offrait un rendement considérablement amélioré par rapport aux cultivars de riz consanguins traditionnels (autogames). L'autre était un nouveau type qui avait été modifié pour être tolérant à un certain type d'herbicide. Ces cultivars dits Clearfield permettaient aux agriculteurs de planter du riz, puis d'appliquer des produits chimiques dans leurs champs pour tuer le riz nuisible et d'autres mauvaises herbes agricoles sans nuire à la culture.

Dès 2004, deux ans seulement après l'adoption locale du nouveau riz, les agriculteurs de l'Arkansas signalaient déjà des cas de résistance aux herbicides chez le riz nuisible. Ces plantes résistantes étaient probablement des croisements avec du riz résistant aux herbicides.

"La situation est quelque peu analogue à la santé humaine et à l'émergence de pathogènes bactériens résistants aux antibiotiques. L'utilisation généralisée des antibiotiques finit par sélectionner fortement l'évolution rapide des souches résistantes aux médicaments", a déclaré Olsen. "Avec le riz nuisible, des mauvaises herbes résistantes aux herbicides ont été détectées quelques années seulement après la première commercialisation du riz résistant aux herbicides."

Comment est-ce arrivé? Pour que le flux génétique d'une culture vers une mauvaise herbe se produise, les deux doivent pousser à une proximité physique suffisante pour le transfert de pollen.

"Les plants de riz adventices résistants aux herbicides sont le produit d'un croisement avec une culture tolérante aux herbicides", a déclaré Nilda Roma Burgos, professeur de physiologie des mauvaises herbes à l'Université de l'Arkansas et co-auteur de l'étude. "L'allogamie se produit lorsque le riz nuisible n'est pas contrôlé à 100 % par l'herbicide et que les plants de riz nuisibles restants fleurissent en même temps que la culture de riz tolérante à l'herbicide."

Le riz et le riz de mauvaise herbe poussent certainement dans les mêmes champs. Cependant, c'est la fâcheuse habitude du riz hybride de produire des repousses, c'est-à-dire de développer et de faire tomber avec succès des graines qui hivernent puis émergent sous forme de nouvelles plantes les années suivantes, qui a ouvert la porte au riz nuisible.

Les volontaires de la culture ont grandi en présentant des traits variables, y compris des changements dans le moment de la floraison qui rendaient beaucoup plus probable qu'ils échangeraient du pollen avec du riz nuisible.

"En tant que parent adventice dédomestiqué, le riz adventice a toujours été capable de se croiser avec le riz cultivé. D'après nos résultats, cette capacité à se croiser est ce qui a conduit à la plupart des résistances aux herbicides que nous observons aujourd'hui", a déclaré Wedger.

Une année particulièrement difficile pour les producteurs

Les résultats de cette nouvelle étude sont rapportés au cours d'une année particulièrement difficile pour les riziculteurs de l'Arkansas. Les problèmes de la chaîne d'approvisionnement mondiale, ainsi que l'augmentation des coûts des principaux intrants agricoles tels que les engrais, ont rendu la culture du riz plus difficile et plus coûteuse.

Dans le même temps, le changement climatique mondial a des effets locaux sur le moment où le riz peut être planté. Cette année, les agriculteurs ont dû s'entasser dans la plantation qui se déroule généralement sur une période de quatre semaines dans une fenêtre très raccourcie. Cette année également, les températures nocturnes dans le nord-est de l'Arkansas ont été obstinément élevées pendant les mois de juillet et août, avec des effets négatifs possibles sur les rendements de riz. Seul le temps nous dira ce que la récolte 2022, qui commence ce mois-ci, apportera.

Une chose est certaine, cependant :l'adaptation rapide du riz nuisible à l'application d'herbicides est un autre exemple des dangers de s'appuyer sur des méthodes uniques de lutte contre les ravageurs agricoles, ont déclaré les auteurs de l'étude.

"La rapidité avec laquelle une population de riz adventice résistante se développe jusqu'à un point où l'herbicide n'est plus utile dépend de la façon dont le producteur gère la technologie du riz tolérant aux herbicides", a déclaré Roma Burgos. "Il existe des lignes directrices sur les meilleures pratiques de gestion qui aident les producteurs à éviter l'évolution de la résistance pendant longtemps, si elles sont mises en œuvre."

"Tout comme dans le cas de la résistance aux antibiotiques, la montée de la résistance à cet herbicide particulier sera satisfaite par une nouvelle technologie qui repose sur un nouvel herbicide", a déclaré Wedger. "De nouveaux cultivars résistants aux herbicides sont déjà en développement, donc je m'attends à ce que ce processus se répète." + Explorer plus loin

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