Le monde est confronté à un immense défi pour accroître la productivité alimentaire de sa population croissante. Comme les engrais phosphorés (P) sont essentiels à la culture de nos aliments, la consommation annuelle d'engrais phosphatés a augmenté rapidement au cours des dernières décennies et devrait augmenter de 50 à 100 % d'ici 2050. Cependant, la majorité du P appliqué au sol est immobilisé et devient indisponible pour les plantes et la récupération du phosphore appliqué par les cultures au cours d'une saison de croissance est souvent faible. En outre, l'engrais phosphaté est principalement fabriqué à partir de la roche phosphatée non renouvelable, qui devrait s'épuiser dans un proche avenir. Des approches systématiques doivent être adoptées pour utiliser le phosphore du sol et les engrais phosphorés de manière durable et efficace, y compris le développement de variétés de cultures efficaces en phosphore. Des différences génétiques dans l'efficacité d'utilisation du P existent entre les espèces végétales et les génotypes au sein d'une espèce, montrant qu'il est possible d'améliorer l'efficacité d'utilisation du P des plantes grâce à une approche génétique. Les méthodes conventionnelles de sélection végétale se sont avérées efficaces pour sélectionner des cultures avec une meilleure efficacité d'utilisation du phosphore.
Le blé est l'une des cultures vivrières les plus importantes au monde. La production mondiale de blé consomme annuellement 6 Mt de P5O2 (environ 5 % du P utilisé par les cultures céréalières), bien plus que la consommation d'autres céréales, dont le riz et le maïs. Par conséquent, l'amélioration de l'efficacité d'utilisation du phosphore du blé est importante pour une utilisation durable des ressources en phosphore. Pour sélectionner du blé avec une meilleure efficacité d'utilisation du P, il est important de comprendre le réseau de signalisation Pi dans le blé. Seuls quelques gènes inductibles par la famine Pi ont été clonés et leurs profils d'expression ont été analysés, ainsi le réseau de signalisation Pi dans le blé reste largement inconnu. Bien que l'amélioration de l'efficacité d'utilisation du P via la modification transgénique ait été rapportée dans un certain nombre de cultures, des études sur le blé transgénique avec une meilleure efficacité d'utilisation du P font encore défaut.
Dans le réseau de signalisation de détection de la disponibilité du P, le facteur de transcription de type MYB-CC (coiled-coil) PHR1 joue un rôle central. Un article récent dans Annals of Botany examine trois gènes PHR1 du blé présentant une homologie avec Arabidopsis PHR1, et caractérise leur rôle dans la régulation de la réponse de famine Pi. Ta-PHR1-A1 est impliqué dans la signalisation Pi dans le blé et, lorsqu'il est surexprimé, il augmente l'absorption de P et le rendement en grain du blé. Cette recherche importante favorise la compréhension de la signalisation Pi dans le blé et fournit une ressource génétique précieuse pour la sélection du blé avec une efficacité et un rendement d'utilisation du P améliorés.
Un régulateur de réponse à la famine de phosphate, Ta-PHR1, est impliqué dans la signalisation du phosphate et augmente le rendement en grains du blé. (2013) Annals of Botany 111 (6): 1139-1153. doi : 10.1093/aob/mct080
La carence en phosphore est un facteur limitant majeur pour le rendement des cultures dans le monde. Des études antérieures ont révélé que PHR1 et ses homologues jouent un rôle clé dans la régulation de la réponse à la privation de phosphate chez les plantes. Cependant, la fonction des homologues de PHR dans le blé tendre (Triticum aestivum) n'est pas encore bien comprise. L'objectif de l'étude était de caractériser la fonction des gènes PHR1 dans la régulation de la signalisation phosphate et de la croissance des plantes chez le blé. Des lignées transgéniques de blé surexprimant un gène PHR1 de blé ont été générées et évaluées dans des conditions déficientes et suffisantes en phosphore dans une culture hydroponique, un essai en pot de sol et deux expériences sur le terrain. Trois gènes homologues de PHR1 Ta-PHR1-A1, B1 et D1 ont été isolés du blé et la fonction de Ta-PHR1-A1 a été analysée. Les résultats ont montré que Ta-PHR1-A1 activait transcriptionnellement l'expression de Ta-PHT1.2 dans les cellules de levure. La surexpression de Ta-PHR1-A1 dans le blé a régulé positivement un sous-ensemble de gènes de réponse à la privation de phosphate, stimulé la ramification latérale et amélioré l'absorption de phosphore lorsque les plantes ont été cultivées dans le sol et dans une solution nutritive. Les données de deux essais sur le terrain ont démontré que la surexpression de Ta-PHR1-A1 augmentait le rendement en grains en augmentant le nombre de grains par épi. TaPHR1 est impliqué dans la signalisation du phosphate dans le blé et a été précieux dans la sélection moléculaire des cultures, avec une efficacité d'utilisation du phosphore et des performances de rendement améliorées.
