De nouvelles recherches aident à réduire l'absorption d'arsenic dans les plants de riz

Des chercheurs de l'Université de Daleware (États-Unis) ont découvert un type de bactérie du sol capable de créer un « bouclier de fer » pour aider à prévenir l'absorption d'arsenic dans les plants de riz.

L'arsenic est naturellement présent dans le sol, l'air, l'eau, les plantes et les animaux. Il est utilisé dans de nombreux produits et activités industriels, de la préservation du bois aux pesticides, en passant par les engrais et la fusion du cuivre. Une exposition prolongée à l'arsenic est soupçonnée de provoquer des maladies graves telles que le cancer, les maladies cardiovasculaires et le diabète.

Expérience de l'Université de Daleware démontrant les effets de la bactérie EA106 (à l'extrême gauche, le riz témoin qui n'a pas été traité avec EA106 ni avec de l'arsenic. Le riz traité avec EA106 a montré une croissance supérieure, tandis que le riz traité avec de l'arsenic a été rabougri et a eu des feuilles jaunes. À l'extrême droite, le riz traité avec de l'arsenic a récupéré lorsque ses racines ont été inoculées avec EA106).

Harsh Bais, professeur associé en sciences des plantes et des sols, a dirigé l'équipe de recherche de l'Université du Delaware, financée par la National Science Foundation et publiée dans la revue internationale Planta. Parmi ses collaborateurs figuraient les professeurs Angelia Seyfferth, Janine Sherrier, Venkatachalam Lakshmanan, Gang Li et Deepak Shantharaj, tous du Département des sciences des plantes et des sols de l'Université du Delaware.Des recherches menées à l'Université du Delaware ont permis d'envisager une solution biologique peu coûteuse : un inoculant microbien pour le riz, qui pourrait protéger cette importante source alimentaire de l'accumulation de niveaux toxiques d'arsenic, l'un des principaux poisons mondiaux. Le riz est aujourd'hui un aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale.

La bactérie du sol découverte par les scientifiques a été baptisée « EA106 », du nom d'Emily Alff, ancienne étudiante diplômée, qui l'a isolée alors qu'elle était chercheuse dans le laboratoire de Bais. EA106 a été trouvée dans les racines d'une variété de riz nord-américaine cultivée commercialement en Californie. Elle appartient au groupe des bactéries Gram-négatives en forme de bâtonnets Pantoea, qui forment des colonies jaunes et visqueuses sur les racines des plantes.

Parce que le riz est cultivé dans des champs inondés, souvent dans des eaux chargées d’arsenic dans des zones sensibles comme le Bangladesh, l’Inde et la Chine, il absorbe 10 fois plus d’arsenic que d’autres céréales comme le blé et l’avoine.

Si le riz absorbe le phosphate, un nutriment nécessaire à sa croissance, il absorbe également l'arsenic, dont la structure chimique est similaire à celle du phosphate. « Cette bactérie, EA106, est très efficace pour mobiliser le fer, ce qui empêche l'arsenic d'être absorbé par le riz », explique Bais. « Une plaque de fer à la surface des racines empêche l'arsenic d'être absorbé par le plant de riz. »

Des chercheurs ont mené des expériences sur des centaines de variétés de riz, notamment du riz pluvial et du riz paddy, dans la serre de l'Université du Delaware. L'inoculation avec l'EA106 a amélioré l'absorption du fer par les racines tout en réduisant l'accumulation d'arsenic toxique dans les plantes.

La bactérie EA106 et la plaque de fer se forment sur les racines de riz.

Bien que les résultats soient prometteurs, Bais a déclaré que les prochaines étapes de la recherche détermineront s'il existe une solution naturelle viable au problème. Si cette étape est fructueuse, elle pourrait déboucher sur une technologie peu coûteuse permettant de protéger les plants de riz grâce à des bactéries bénéfiques.

De plus, l’utilisation d’EA106 pour protéger le riz réduit non seulement l’absorption d’arsenic, mais contribue également à augmenter la teneur en fer des grains de riz – un nutriment bénéfique.

« J'ai grandi près des rizières en Inde, j'ai donc une passion particulière pour cette région », explique Bais. « En fait, les petits exploitants agricoles n'ont pas de quoi nourrir leurs familles. Ils cultivent du riz sur de petites parcelles où le sol et l'eau sont riches en arsenic. Notre travail est essentiel pour eux et pour la sécurité de la riziculture dans le monde. »

Dans d'autres recherches connexes, Bais souhaite évaluer la capacité des plantes inoculées avec EA106 à résister à d'autres stress, tels que l'arsenic et la pyriculariose du riz, un champignon qui peut anéantir environ 30 pour cent de la récolte mondiale de riz chaque année.

L'équipe de Bais avait précédemment isolé une bactérie naturellement présente dans le sol de riz, qui atténue la pyriculariose. Son équipe étudie actuellement comment un lien entre des microbes bénéfiques et le riz pourrait accroître la résistance de la plante aux maladies.

Selon la National Agricultural Extension