Aromatic Rice Created through CRISPRCas9-Mediated BADH2 Gene Editing

Le riz est bien plus qu'une simple céréale de base ; pour beaucoup, c'est un canevas de saveur, de texture et de mémoire. Bien que la plupart des variétés de riz soient prisées pour leur rendement ou leur mode de cuisson, un groupe spécifique est célébré pour une odeur distincte, semblable à celle du pop-corn, qui flotte dans l'air lorsque l'on ouvre la marmite. Cet arôme n'est pas seulement un bonus agréable ; c'est une qualité déterminante qui stimule la valeur marchande et la préférence des consommateurs. Le secret de cette odeur réside dans une minuscule molécule chimique appelée 2-acétyl-1-pyrroline. Dans la nature, cette molécule est produite lorsqu'un gène spécifique au sein de la plante de riz est brisé ou non fonctionnel. Lorsque ce gène fonctionne normalement, il agit comme une usine qui empêche la formation de l'odeur. Lorsque le gène est désactivé, les molécules odorantes s'accumulent, transformant un grain ordinaire en un grain parfumé. Pendant des décennies, les sélectionneurs ont tenté de créer du riz aromatique en croisant différentes plantes et en attendant l'apparition du bon mélange génétique, un processus qui peut prendre de nombreuses années et qui entraîne souvent la perte d'autres traits désirables comme le rendement élevé ou la résistance aux maladies.

Une équipe de chercheurs en Chine a maintenant emprunté une voie différente, utilisant un outil précis pour réécrire le code génétique d'une variété de riz performante sans l'attente prolongée ou la perte de qualité. Ils se sont concentrés sur un riz populaire et non aromatique appelé ChuGeng48, déjà connu pour son excellent goût, sa texture douce et sa capacité à prospérer dans les champs de haute altitude du sud-ouest de la Chine. L'objectif était simple : garder tout ce qui rend ce riz excellent, mais ajouter la fragrance manquante. Pour ce faire, ils ont utilisé un système d'édition génique connu sous le nom de CRISPR/Cas9. Imaginez ce système comme une paire de ciseaux moléculaires capables de trouver une phrase spécifique dans un livre d'instructions et de l'en extraire. Dans ce cas, le « livre » était l'ADN de la plante de riz, et la « phrase » était le gène responsable de la suppression de l'arôme. En coupant ce gène en un point spécifique, les chercheurs visaient à le désactiver, permettant ainsi aux composés aromatiques de s'accumuler naturellement.

Les scientifiques ont conçu un guide pour cibler une section spécifique du gène suppresseur d'arôme, située sur le troisième segment du code génétique. Ils ont inséré ce guide dans les cellules de la plante de riz en utilisant une méthode courante qui délivre les outils génétiques dans les embryons en développement de la plante. Une fois les plantes cultivées, les chercheurs ont examiné leur ADN pour voir si la coupe avait été effectuée correctement. Ils ont découvert que, sur le groupe initial de plantes, plusieurs avaient subi l'édition avec succès. Certaines présentaient une petite partie du gène supprimée, tandis que d'autres avaient un ajout minuscule, mais tous ces changements avaient le même résultat : le gène ne fonctionnait plus. Les chercheurs ont ensuite cultivé la génération suivante de ces plantes et les ont soigneusement examinées pour s'assurer que les outils génétiques étrangers utilisés pour effectuer la coupe n'étaient plus présents, ne laissant derrière eux que la plante de riz éditée elle-même.

Les résultats étaient clairs et immédiats. Lorsque les chercheurs ont analysé les grains de ces plantes éditées, ils ont constaté que la molécule aromatique clé, la 2-acétyl-1-pyrroline, était désormais présente en quantités significatives. Dans le riz original, non édité, cette molécule était totalement absente. Dans les lignées éditées, les niveaux variaient d'environ 5,8 à 7,6 microgrammes par kilogramme. Pour mettre cela en perspective, les chercheurs ont comparé leur nouveau riz aromatique à une variété célèbre, naturellement parfumée, appelée Wuchangdaohuaxiang. Bien que la variété Wuchang possède une concentration plus élevée de cette molécule unique à l'odeur de pop-corn, les grains de ChuGeng48 édités contenaient une variété beaucoup plus large de composés aromatiques. La quantité totale de substances produisant l'odeur dans le riz édité était bien supérieure à celle de la célèbre variété Wuchang, suggérant un profil de saveur complexe et riche.

Au-delà de l'odeur, les chercheurs ont veillé à vérifier si le processus d'édition n'avait pas endommagé la capacité de la plante à croître ou à produire de la nourriture. Ils ont mesuré la hauteur des plantes, le nombre de grains sur chaque tige et le poids de la récolte. Les conclusions ont montré aucune différence entre les plantes éditées et la version originale non aromatique. Le riz édité poussait tout aussi haut, produisait tout autant de grains et présentait les mêmes grains lourds et pleins que l'original. Cela a confirmé que les chercheurs avaient réussi à ajouter le trait de la fragrance sans sacrifier la robustesse ou le rendement de la plante. L'étude a également identifié plusieurs nouveaux composés aromatiques dans les grains édités qui n'étaient pas présents dans le riz original, incluant des substances aux odeurs d'agrumes, de noix et de fleurs, ajoutant des couches de complexité au parfum.

Ce travail démontre qu'il est possible de prendre une variété de riz de premier ordre qui manque de parfum et de lui donner cette qualité manquante sans compromettre ses autres forces. En utilisant l'édition génique pour désactiver un seul gène, l'équipe a créé une nouvelle lignée de riz aromatique qui conserve les qualités de cuisson supérieures et le rendement élevé de l'original ChuGeng48. Le processus a été efficace, produisant des plantes exemptes des outils génétiques étrangers utilisés pour effectuer le changement, ce qui est une étape cruciale pour une utilisation agricole future. Les résultats suggèrent que cette méthode pourrait être un moyen puissant d'améliorer la qualité du riz pour les consommateurs qui valorisent la saveur, offrant une alternative plus rapide et plus précise aux méthodes traditionnelles de sélection. Le résultat est un grain qui offre le meilleur des deux mondes : la fiabilité d'une culture à haut rendement et l'arôme délicieux d'un mets de luxe.