Des chercheurs ont créé une nouvelle variété de riz à haut rendement produisant 70 % moins de méthane que les variétés traditionnelles. Elle a été obtenue par simple croisement sélectif, en associant une variété à haut rendement dite « élite » avec une autre produisant peu de fumarate et plus d’éthanol – des composés modulant la production de méthane par la plante. Ces résultats montrent ainsi qu’il est possible de développer des variétés de riz à la fois respectueuses de l’environnement et à haut rendement, sans OGM.
La production alimentaire destinée à la consommation humaine pourrait à elle seule contribuer à 1 °C de réchauffement climatique d’ici 2100. La riziculture constitue la deuxième source de réchauffement la plus importante, le riz étant l’aliment de base de la moitié de la population mondiale.
En effet, la riziculture est très méthanogène, les rizières libérant 25 à 150 téragrammes de méthane par an, soit 12 % des émissions mondiales. Le méthane est un gaz à effet de serre 25 fois plus puissant que le CO₂ sur une échelle de 100 ans. Ces émissions devraient augmenter à la fois en raison du réchauffement climatique et de la croissance démographique. La demande en riz devrait quant à elle augmenter d’environ 1 % par an d’ici 2030.
Les rizières produisent du méthane par le biais de microorganismes méthanogènes interagissant avec les racines du riz. Les racines du riz produisent une substance appelée « exsudat racinaire », qui nourrit les microorganismes. Ces derniers libèrent à leur tour des nutriments que la plante peut absorber, mais aussi du méthane.
Cependant, bien qu’il soit admis depuis longtemps que les microorganismes du sol et les exsudats racinaires jouent un rôle dans l’émission de méthane, les composés principaux impliqués dans le processus n’avaient jusqu’à présent pas été identifiés.
Une équipe de l’Université suédoise des sciences agricoles a récemment identifié deux composés clés impliqués dans ce processus. Cela leur a permis de créer une variété produisant moins de méthane en utilisant des techniques de croisement traditionnelles.
Selon Anna Schnürer, coauteure principale de la nouvelle étude, publiée dans la revue Molecular Plant, ces travaux « montrent qu’il est possible d’obtenir un riz à faible teneur en méthane tout en obtenant un rendement élevé ». « Et cela peut se faire en utilisant des méthodes de sélection traditionnelles, sans OGM, si l’on sait ce que l’on cherche », ajoute-t-elle.
Deux composés clés identifiés
Afin d’identifier les composés convertis en méthane, les chercheurs ont comparé les exsudats racinaires de deux variétés de riz différentes : le SUSIBA2, une variété OGM à faibles émissions de méthane, et le Nipponbare, un cultivar non-OGM à émissions moyennes de méthane.
Les analyses ont montré que les racines de SUSIBA2 produisaient beaucoup moins de fumarate que celles du Nipponbare. La quantité de fumarate sécrétée par la plante semblait proportionnelle à l’abondance d’archées méthanogènes dans le sol.
Afin de confirmer l’implication du fumarate, les chercheurs en ont ajouté dans le sol de plants de riz cultivés en conteneurs. Cela a systématiquement provoqué une augmentation des émissions de méthane. Ils ont également constaté que l’application d’oxantel, un composé inhibant la dégradation enzymatique du fumarate, réduisait efficacement les émissions de méthane.
Cependant, les SUSIBA2 produisaient toujours moins de méthane que les Nipponbare, même après l’application d’oxantel. L’équipe en a alors déduit que le fumarate n’était pas le seul composé impliqué dans les émissions de méthane des rizières.
« C’était presque comme une énigme », explique Schnürer. « Nous avons remarqué que le sol lui-même contenait un élément qui réduisait les émissions de méthane, nous avons donc commencé à penser qu’il devait y avoir un inhibiteur d’une certaine sorte qui était également à l’origine de la différence entre les variétés ».
Après une seconde série d’analyses plus approfondies, les chercheurs ont constaté que les racines de SUSIBA2 libéraient aussi beaucoup plus d’éthanol que les Nipponbare. Cette corrélation a été confirmée par la réduction des émissions de méthane lorsque de l’éthanol a été ajouté au sol des plants.
Une variété sans OGM produisant beaucoup moins de méthane
La seconde étape de la recherche consistait à déterminer si les croisements sélectifs pouvaient produire une variété à faible émission de méthane et à haut rendement. Pour ce faire, les chercheurs ont croisé une variété de riz « élite » avec un cultivar Heijing, une variété dont l’exsudat racinaire est faible en fumarate et riche en éthanol.
La nouvelle variété obtenue (LFHE) a produit de manière constante des exsudats racinaires à faible teneur en fumarate et à forte teneur en éthanol. Après avoir été cultivée sur différents sites expérimentaux en Chine, cette variété a produit 70 % moins de méthane que la variété élite, tout en générant un rendement moyen de 8,96 tonnes par hectare (contre 4,71 tonnes par hectare pour la moyenne mondiale). Un essai mené sur deux sites différents a également montré que l’ajout d’éthanol ou d’oxantel réduisait les émissions de méthane de 60 %, sans affecter les rendements.
L’équipe travaille actuellement sur l’enregistrement de la variété LFHE auprès du gouvernement chinois et d’autres organisations afin de la commercialiser auprès des agriculteurs. Ils collaborent également avec des producteurs d’engrais pour intégrer potentiellement l’oxantel à leurs produits.
« Pour que ces avancées se concrétisent, nous aurons également besoin d’encouragements de la part des gouvernements afin de motiver et soutenir les agriculteurs à adopter ces variétés à faible émission de méthane », explique Schnürer. « Il ne suffit pas de sélectionner des variétés de riz respectueuses de l’environnement, encore faut-il qu’elles soient mises sur le marché et adoptées par les agriculteurs », conclut-elle.