A novel barley leaf rust resistance locus, distinct from Rph5 and Rph7, identified on barley chromosome 3HS

L'orge est une culture de base qui nourrit des millions de personnes, mais sa récolte est constamment assiégée par un ennemi commun : la rouille brune des feuilles. Cette maladie, causée par un champignon microscopique, attaque les feuilles de la plante, lui volant nutriments et eau, ce qui entraîne des pertes significatives tant dans la quantité de grains produits que dans leur qualité. Pour les agriculteurs, la menace est réelle et persistante. Pour riposter, les scientifiques se tournent vers les propres défenses de la plante. Au fil du temps, les sélectionneurs ont découvert des gènes spécifiques au sein de l'orge qui agissent comme des boucliers, arrêtant le champignon avant qu'il ne puisse s'installer. Cependant, le champignon est rusé et évolue rapidement, contournant souvent ces boucliers existants. Cela signifie que la recherche de nouvelles sources de résistance uniques est essentielle. Il ne s'agit pas seulement d'avoir un bouclier, mais d'avoir un type de bouclier différent que le champignon n'a pas encore appris à briser. Diversifier ces défenses génétiques permet de garantir que les champs d'orge restent productifs sans dépendre lourdement des pulvérisations chimiques.

Dans une étude récente, des chercheurs ont porté leur attention sur six variétés différentes d'orge collectées au Moyen-Orient, une région connue pour sa riche histoire de diversité cultivée. Ils voulaient voir si ces plantes spécifiques détenaient de nouveaux secrets contre le champignon de la rouille brune. Lorsqu'ils ont testé les plantes, ils ont découvert que les six variétés pouvaient résister à la maladie à chaque étape de leur croissance, un trait connu sous le nom de résistance à tous les stades. C'était un début prometteur, mais les chercheurs devaient comprendre la machinerie génétique sous-jacente. En croisant ces plantes résistantes avec des plantes sensibles et en étudiant la progéniture, ils ont découvert que la résistance fonctionnait de deux manières différentes. Dans quatre des variétés, la protection provenait de la combinaison de deux gènes différents travaillant ensemble. Dans les deux autres variétés, un seul gène était responsable de la défense.

L'équipe s'est ensuite concentrée sur deux de ces variétés pour localiser précisément où se trouvaient ces gènes protecteurs sur la carte génétique de l'orge. Pour la variété nommée AGG-137, ils ont restreint l'emplacement à une section spécifique sur le chromosome 3HS. En utilisant une carte de référence détaillée du génome de l'orge, ils ont identifié que le gène de résistance se situe dans une région s'étendant de 3,62 à 9,83 millions de paires de bases. Ce gène, qu'ils ont nommé temporairement RphAGG-137, s'est avéré être une nouveauté. Les chercheurs l'ont comparé à des gènes de résistance connus, spécifiquement Rph5 et Rph7, qui se trouvent également sur ce même chromosome. Leur analyse a confirmé que ce nouveau gène est distinct de ces deux derniers. Curieusement, des tests supplémentaires ont révélé que cette variété d'orge particulière porte en réalité deux défenses : le gène nouvellement découvert aux côtés d'un gène plus ancien et connu, Rph2. Cette combinaison offre une couche de protection robuste qui diffère de ce qui a été observé auparavant.

La seconde variété, AGG-72, a offert une histoire différente. Son gène de résistance, que les chercheurs ont appelé RphAGG-72, était situé sur un chromosome entièrement différent, le chromosome 4H. La zone spécifique qu'ils ont identifiée s'étend de 554,68 à 577,32 millions de paires de bases. Cet emplacement est significatif car il chevauche les positions connues de deux autres gènes de résistance, Rph21 et RphCas, qui ont été identifiés précédemment dans d'autres types d'orge. Les données suggèrent que la résistance dans l'AGG-72 est probablement l'un de ces deux gènes connus ou un tout nouveau gène qui vit simplement dans le même quartier. Les chercheurs n'ont pas encore déterminé de manière définitive laquelle de ces trois possibilités est la bonne, mais ils ont clairement cartographié le territoire où se trouve la réponse. En identifiant ces emplacements spécifiques et en confirmant qu'au moins l'un de ces gènes est unique, l'étude fournit aux sélectionneur de plantes de nouvelles cibles pour développer des variétés d'orge capables de résister à la menace changeante de la rouille brune.