Les techniques nucléaires contribuent à la mise au point de nouvelles souches de sorgho résistantes à une plante parasite, le striga

Les agriculteurs africains bénéficieront bientôt de nouvelles variétés de sorgho résistantes au striga (aussi appelé « herbe des sorcières »), l’une des plantes parasites les plus dévastatrices qui nuit au rendement des cultures en Afrique.

Philippe Nikiema, chercheur à l’Institut de l’environnement et de recherches agricoles du Burkina Faso, présente le résultat de ses travaux sur les nouvelles souches de sorgho résistantes au striga à ses collègues du Laboratoire FAO/AIEA de la sélection des plantes et de la phytogénétique à Seibersdorf (Autriche). (Photo : A. Ghanim/AIEA) 

Les agriculteurs africains bénéficieront bientôt de nouvelles variétés de sorgho résistantes au striga (aussi appelé « herbe des sorcières »), l’une des plantes parasites les plus dévastatrices qui nuit au rendement des cultures en Afrique. Des souches de sorgho résistantes au striga ont été mises au point par irradiation gamma, avec l’appui de l’AIEA et de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO). « C’est une réussite extrêmement importante, en particulier alors que nous nous préparons à célébrer l’année internationale de la santé des végétaux en 2020 », se félicite Qu Liang, directeur de la Division mixte FAO/AIEA des techniques nucléaires dans l’alimentation et l’agriculture.

« Le fait de disposer de variétés de sorgho résistantes au striga sera révolutionnaire pour les agriculteurs africains : cela renforcera les moyens de subsistance des communautés rurales et contribuera à la sécurité alimentaire », déclare Abdelbagi Ghanim, spécialiste de la sélection des plantes et de la génétique à la Division mixte FAO/AIEA. « L’infestation par le striga est une calamité qui continue de nuire considérablement au rendement des cultures, réduisant les capacités de production vivrière nationales et régionales », ajoute-t-il.

S’il est présent dans plusieurs régions d’Afrique, d’Asie et d’Australie, c’est dans les savanes africaines que le striga fait le plus de ravages. D’après la FAO, la perte de rendement annuelle due à ce parasite en Afrique se chiffre à plus de 7 milliards de dollars É.-U., et ses conséquences néfastes touchent plus de 300 millions de personnes. Abdelbagi Ghanim affirme que jusqu’à 50 millions d’hectares de terres cultivables sont infestées. « Le striga constitue une contrainte biologique majeure pour les cultures céréalières dans la majeure partie de l’Afrique sub-saharienne et dans les régions tropicales semi-arides d’Asie », dit-il. Des cultures comme le sorgho, le millet, le maïs et le riz de montagne sont les plus menacées.

La recherche à l’appui de la lutte contre le striga

Le striga attaque les cultures depuis le sous-sol, où il peut survivre à l’état de semence pendant plus de 20 ans. Il aspire les nutriments et l’eau des racines, tuant quantité de plantes. « Les souches les plus destructrices sont Striga hermonthica et Striga asiatica », indique Abdelbagi Ghanim.

Pour lutter contre ce parasite, de nouvelles variétés de sorgho ont été mises au point par irradiation, au moyen d’une technique connue sous le nom de « sélection des plantes par mutation » (voir La sélection des plantes par mutation ci-dessous). « Les essais effectués en serre et sur le terrain nous ont permis de sélectionner des souches améliorées, et de nouvelles variétés résistantes dérivées de ces souches devraient être mises à la disposition des agriculteurs dans certains pays participants au cours des deux prochaines années », déclare Abdelbagi Ghanim.

Dans les programmes de sélection des plantes, le plus difficile est d’identifier les souches nouvelles et améliorées qui présentent des caractères souhaités et à partir desquelles des variétés cultivables pourront être mises au point. Les travaux de recherche-développement par irradiation actuellement menés ont permis de repérer deux lignées résistantes au striga, qui sont développées en plusieurs variétés et seront mises à la disposition des agriculteurs dans un futur proche.

« C’est vraiment exaltant de voir l’intérêt des applications de la technologie nucléaire dans le domaine de la sélection par mutation », confie Philippe Nikiema, chercheur à l’Institut de l’environnement et de recherches agricoles du Burkina Faso qui participe au projet de recherche coordonnée de l’AIEA sur le striga. « J’espère que les variétés mises au point à partir des souches de sorgho améliorées sélectionnées dans le cadre du projet permettront de rétablir enfin la production céréalière dans les zones d’Afrique fortement touchées par le parasite », poursuit-il.

Le projet, auquel participent des experts de 12 pays, a pour but d’aider à mieux comprendre la résistance des cultures céréalières au striga et de permettre la mise au point de solutions.

« Les pays africains touchés, dont le mien, le Burkina Faso, tireront parti des nouvelles souches et variétés de sorgho améliorées développées dans le cadre de ce projet, ajoute Philippe Nikiema.  Les résultats nous aideront également à mieux comprendre les bases physiologiques et moléculaires des interactions hôte-parasite, nous permettant ainsi de concevoir d’autres solutions pour rétablir la production céréalière et améliorer la sécurité alimentaire en Afrique. Le striga menace la sécurité alimentaire dans les zones rurales, où il a envahi plusieurs millions d’hectares de cultures, même celles d’agriculteurs pauvres. »

Les experts analysent actuellement la résistance induite de différentes variétés de sorgho en vue de combiner plusieurs mécanismes de défense et de créer des variétés encore plus résistantes afin de rétablir la production, de veiller à la sécurité alimentaire et d’assurer les moyens de subsistance des agriculteurs.

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Un chercheur analyse en laboratoire les interactions hôte-parasite afin de comprendre le mécanisme de résistance des nouvelles variétés mutantes de sorgho, au Laboratoire FAO/AIEA de la sélection des plantes et de la phytogénétique à Seibersdorf (Autriche). (Photo : A. Ghanim/AIEA)

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Philippe Nikiema, chercheur à l’Institut de l’environnement et de recherches agricoles du Burkina Faso, fait observer la différence impressionnante entre le sorgho sauvage et une nouvelle variété mutante face à une infestation artificielle de striga. (Photo : A. Ghanim/AIEA)

Research support to combat Striga

Striga attacks crops from under the ground — its seeds remain viable in soil for over 20 years — sucking nutrients and water from their roots, killing crops in hordes. The two most destructive Striga strains are Striga hermonthica and Striga asiatica, Ghanim said.

To combat Striga, new varieties of sorghum have been developed using irradiation, in a technique known as plant mutation breeding (see What is Plant Mutation Breeding?). “Thanks to Glass-house and field trials, we succeeded in the selection of improved lines, and we expect that new resistant varieties developed from these lines will be released to farmers within the next two years, in some of the participating countries,” Ghanim said.

In plant breeding programmes, the primary challenge is to identify new and improved lines, with desired traits, before they can be developed into varieties that can be cultivated by farmers. The ongoing research and development using irradiation has identified such lines with proven resistance to Striga, and these are being developed into varieties that can be disseminated to farmers in the near term.

“I am so excited to see the power of nuclear technology applications for mutation breeding;  I hope the varieties developed from the improved sorghum lines selected in this project will finally restore production of cereals in the heavily Striga infested areas in Africa,” said Phillipe Nikiema, a researcher at Burkina Faso’s Institute for the Environment and Agricultural Research and a participant of an IAEA Striga coordinated research project.

The results of this project focus specifically on understanding and developing solutions for resistance to Striga in cereal crops, involving experts from twelve countries.

“The affected African countries, including my own, Burkina Faso, will benefit from new improved sorghum lines and varieties developed through this project.  Results of the project will also help to understand the physiological and molecular bases of host-parasite interaction to enable the development of further solutions to restore cereals production and boost food security in Africa,” he added. “Striga threatens food security in rural areas where it has been expanding and taking over millions of hectares, including those owned by of poor farmers.”

Experts are now analysing the induced resistance in different sorghum varieties to enable combining more than one defense mechanism and produce even more resistant sorghum varieties to restore production and ensure food security and the livelihoods of farmers.

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A research observing the parasite-host plant interaction in the laboratory to determine the mechanism of resistant in the new sorghum mutants at the Joint FAO/IAEA Plant Breeding and Genetics Laboratory at Seibersdorf, Austria. (Photo: A. Ghanim/IAEA)

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Phillipe Nikiema, a researcher at Burkina Faso's Institute for the Environment and Agricultural Research points to the impressive difference between wild and newly developed sorghum mutants under artificial infestation with Striga seeds. (Photo: A. Ghanim/IAEA)