Le dicton « Le riz c'est la vie » fait référence à son importance et au fait que le riz nourrit la moitié du monde. Le troisième stress environnemental le plus contraignant pour le riz est la submersion (par exemple la plante entière sous l'eau). Certains génotypes de riz limitent stratégiquement l'allongement de la tige et entrent dans le syndrome de quiescence à faible teneur en oxygène pour maintenir leurs réserves d'énergie pendant la submersion et la récupération post-submersion.
Un groupe de sept scientifiques dirigé par les Drs Chakraborty et Akankhya Guru ICAR- Institut national de recherche sur le riz (Inde) et Indira Gandhi Agricultural University (Inde), a étudié l'importance du fond génétique, du film gazeux des feuilles et de l'hydrophobicité de 12 génotypes de riz tout en les submergeantLes chercheurs ont découvert que les génotypes de riz possédant des gènes SUB1 ont un film gazeux foliaire plus épais et une cire épicuticulaire plus abondante que les génotypes ne possédant pas de gènes SUB1, ce qui permet de différencier les variétés tolérantes à la submersion.
Les feuilles de riz sont recouvertes d'une forme de cire hydrophobe qui crée un film de gaz foliaire. Ce film aide à la respiration et à la photosynthèse sous l'eau. Les plants de riz ont le film de gaz foliaire le plus épais des deux côtés des feuilles parmi toutes les cultures céréalières. Le gène clé pour submerger la tolérance est SUB1A-1 dans la région SUB1 QTL. Le gène supprime l'action de l'hormone végétale éthylène qui limite l'allongement de la tige.
Les chercheurs ont cultivé 12 génotypes de riz en 2017 et 2018 à l'ICAR. Au total, 240 pots contenant trois plantes âgées de 25 jours ont été immergés sous 100 cm d'eau. Le film gazeux des feuilles a été retiré de la moitié des pots en brossant les feuilles avec des boules de coton imbibées de tensioactif TritonX-100. Après 14 jours d'immersion, l'épaisseur du film gazeux des feuilles, la porosité des tissus et la densité des feuilles ont été mesurées. Le taux d'appauvrissement du film gazeux des feuilles a été mesuré pendant sept jours consécutifs pour chaque génotype séparément, ainsi que l'hydrophobicité des feuilles et la teneur en cire épicuticulaire. Les chercheurs ont également enregistré la survie des plantes, la capacité d'élongation, la teneur en éthylène et en chlorophylle totale. Génotypage et expression génique de la Feuille de gaz Film1 (LGF1) Le gène associé à la biosynthèse épicuticulaire a également été utilisé pour différencier les génotypes tolérants à la submersion et sensibles.
Tous les 12 génotypes avaient la région SUB1 QTL mais six d'entre eux avaient le gène SUB1. L'épaisseur du film gazeux des feuilles était significativement plus élevée dans les génotypes SUB1, mais la porosité et la densité des feuilles n'ont montré aucun schéma clair entre les génotypes. Au cinquième jour de submersion, le film de gaz foliaire a disparu chez les génotypes non-SUB1 tandis que les génotypes SUB1 ont conservé le film plus longtemps. La teneur en cire épicuticulaire et l'expression de son gène responsable étaient également essentielles pour différencier les génotypes tolérants à la submersion. L'élimination du film de gaz foliaire a réduit la survie des plantes et a considérablement modifié les niveaux de production d'éthylène dans ces génotypes.
"Une induction plus rapide des gènes induits par la submersion et une accumulation accrue d'éthylène lors de l'élimination du LGF suggèrent que la présence de LGF agit non seulement comme une barrière physique pour la perception du stress, mais sert également de moyen pour la ventilation de l'éthylène pendant la période de submersion", Chakraborty, Guru et ses collègues écrit. "Ainsi, son élimination entraîne une perte partielle de la fonction de repos bien connue de SUB1 et de la capacité globale de tolérance à la submersion dans le riz."
