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Réinventer le riz pour un monde transformé par le changement climatique
Pamela Ronald, généticienne des plantes à l'UC Davis, souhaite créer des variétés de riz capables de survivre dans des conditions plus difficiles, notamment des sécheresses plus fréquentes. 4 mai 2017
Molly Matalon
Pamela Ronald se tient devant deux rangées de plants de riz, poussant dans des pots en plastique noir, dans une serre étouffante en bordure du campus de l'Université de Californie à Davis.
Les chercheurs du laboratoire de génétique végétale de Ronald ont privé les herbes d'eau pendant plus d'une semaine. Ceux de droite, le témoin de l'expérience en cours, jaunissent et s'effondrent. Les feuilles des plantes adjacentes, équipées d'un gène supplémentaire, sont épaisses, hautes et vertes.
L'espoir est que ces altérations génétiques ou similaires pourraient aider le riz et d'autres cultures à survivre à des sécheresses dévastatrices, empêchant ainsi les pénuries alimentaires dans certaines des régions les plus pauvres du monde. Ronald, une scientifique soignée aux cheveux bruns courts, sourit en regardant les premiers résultats.
Elle a passé les trois dernières décennies à travailler pour rendre le riz, un aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale, plus résistant au stress environnemental. Elle a joué un rôle central dans l'une des plus grandes réussites récentes de la génétique végétale, en isolant un gène qui permet au riz de survivre à de longues périodes d'inondation. C'est un énorme défi dans les régions basses d'Asie, anéantissant environ quatre millions de tonnes de riz chaque année rien qu'en Inde et au Bangladesh. Une décennie après la découverte de son laboratoire, plus de cinq millions d'agriculteurs cultivent des variétés de riz conçues avec le soi-disant gène Sub1, couvrant plus de deux millions d'hectares à travers l'Asie.
Les dernières recherches pourraient être encore plus importantes, car le changement climatique augmente la fréquence et l'intensité des sécheresses sur de vastes étendues de la Terre, menaçant la sécurité alimentaire et la stabilité de nations entières. Le nombre de sécheresses extrêmes pourrait double d'ici la fin du siècle, dévastant les champs et les agriculteurs à travers l'Asie du Sud et Afrique sub-saharienne .
Le travail de Ronald fournit une déclaration puissante sur le potentiel des outils génétiques modernes pour préserver les moyens de subsistance et la vie, offrant un contre-récit aux peurs et aux distorsions généralisées entourant les cultures génétiquement modifiées (voir Pourquoi nous aurons besoin d'aliments génétiquement modifiés). Cette concentration sur les gènes dans notre alimentation est une distraction des problèmes vraiment, vraiment importants, dit-elle. Comment réduire l'utilisation d'intrants toxiques ? Comment pouvons-nous nourrir les pauvres et les malnutris ? Comment pouvons-nous être sûrs que les agriculteurs ont accès aux semences et que les consommateurs peuvent acheter la nourriture produite ?
Pamela Ronald met la main à la pâte avec un plant de riz.
Fleurs de montagne
Ronald a grandi à San Mateo, en Californie. Sa mère était une talentueuse jardinière et cuisinière. Son père était un homme d'affaires qui a fui l'Allemagne nazie dans son enfance.
Des années après son arrivée en Californie, il a construit une cabane de 500 pieds carrés dans le sud du lac Tahoe, où la famille a passé les vacances d'été. Par une chaude journée alors qu'elle avait environ 15 ans, Ronald et ses frères ont parcouru un chemin escarpé dans la High Sierra. A la selle, ils tombèrent sur un couple planant au-dessus d'un livre. C'était une paire de botanistes professionnels qui cataloguaient les fleurs. Elle avait développé une affection pour les plantes depuis le temps qu'elle passait avec sa mère dans le jardin et la cuisine, mais c'était la première fois qu'elle réalisait qu'on pouvait gagner sa vie en travaillant avec elles.
À la fin des années 1980, pendant son programme de doctorat à l'UC Berkeley, Ronald a commencé à travailler avec des poivrons et des tomates. Mais alors qu'elle commençait son travail postdoctoral, elle a décidé de se concentrer sur le riz, réalisant que même de petites avancées dans la tolérance au stress pour une culture aussi critique pourraient aider beaucoup de gens. Les tomates et les poivrons sont importants pour la salade, mais je voulais travailler sur le souper, dit-elle. Je voulais travailler sur une culture vivrière de base, je voulais passer à quelque chose de plus important.
Ronald est arrivé à l'UC Davis en tant que professeur adjoint en 1992. Son petit bureau carré porte des signes du travail qu'elle a accompli depuis, y compris des tapisseries asiatiques, des illustrations et des couvertures d'articles de revues, et des copies rangées de ' La table de demain : agriculture biologique, génétique et avenir de l'alimentation, ' le livre de 2008 qu'elle a co-écrit avec son mari, Raoul Adamchak, qui enseigne l'agriculture biologique à UC Davis .
Le travail de Ronald sur le riz tolérant aux inondations a commencé au milieu des années 1990, en tant que collaboration financée par le Département américain de l'agriculture avec des collègues de l'UC Davis. Au cours d'une décennie, l'équipe a identifié et isolé le gène Sub1 dans une variété de riz indienne ancienne mais impopulaire, connue sous le nom de landrace, qui lui permet de survivre même lorsqu'elle a été submergée sous l'eau pendant plus de deux semaines. Depuis lors, l'Institut international de recherche sur le riz basé aux Philippines, soutenu par un financement de plus de 70 millions de dollars de la Fondation Bill et Melinda Gates, a introduit ce gène dans 10 variétés de riz asiatiques populaires. À son tour, l'organisation à but non lucratif a mis les graines entre les mains d'agriculteurs en Inde, au Bangladesh, en Indonésie, au Népal et dans d'autres pays.
Le riz est une culture difficile à cultiver, nécessitant beaucoup de travail et beaucoup d'eau. Trop tout à la fois le tue, mais trop peu aussi. Il suffit d'une semaine sans pluie pour réduire considérablement les rendements dans les zones de riziculture vallonnées.
Les défis de la production de riz ne feront que s'aggraver dans de nombreuses régions, car le changement climatique augmente les températures, réduit les précipitations dans certains endroits et augmente les inondations ou l'élévation du niveau de la mer dans d'autres.
Dans un scénario d'émissions élevées de gaz à effet de serre, les rendements du riz seraient inférieurs de près de 15 pour cent à ce qui aurait été prévu au milieu du siècle et les prix seraient supérieurs de 30 pour cent, selon un rapport 2015 dans Lettres de recherche environnementale.
L'évolution des pratiques agricoles et l'effet fertilisant de l'augmentation du dioxyde de carbone pourraient compenser certains de ces impacts climatiques. Mais il va devenir beaucoup plus difficile et plus coûteux de maintenir les rendements dans de nombreux domaines, et les pays riches auront des capacités bien plus importantes que les pays pauvres pour apporter les changements nécessaires, déclare Keith Wiebe, chercheur principal à l'Institut international de recherche sur les politiques alimentaires.
Les cultures modifiées pour survivre à des conditions environnementales plus difficiles seront un outil crucial pour aider les petits agriculteurs qui produisent dans les environnements plus tropicaux, qui seront les plus exposés aux chocs climatiques, déclare Alain de Janvry, économiste à l'UC Berkeley.
Les travaux du laboratoire de Ronald sur les variétés de riz résistantes à la sécheresse en sont à leurs débuts. Elle refuse de discuter des détails, y compris de l'approche de base, jusqu'à ce qu'ils aient mené des expériences supplémentaires pour vérifier les premiers résultats et publié leurs découvertes.
D'autres scientifiques autour du monde font également la course pour développer des cultures résistantes à la sécheresse et ont déjà réalisé quelques avancées, notamment Vaporisateurs , hybrides , et altérations génétiques qui aident les cultures à passer en mode de conservation de l'eau dès les premiers signes de problèmes, ou permettent aux plantes de se débrouiller avec moins d'humidité.
Mais des progrès plus importants seront nécessaires pour faire face aux défis croissants à venir, et la tolérance à la sécheresse est un problème délicat. Le trait implique généralement divers gènes et voies de communication cellulaire. Il est crucial que toute amélioration ne se fasse pas au détriment du rendement, du goût et d'autres qualités importantes pour les agriculteurs et les consommateurs. Et il semblerait qu'il y ait des limites strictes à ce qui peut être réalisé, car toutes les plantes ont besoin d'eau.
Couvert
Par un samedi couvert fin avril, Ronald est monté sur scène sur une place en brique au bord de la baie de San Francisco, s'adressant à la foule brandissant des pancartes rassemblée pour la Marche pour la science. La science est basée sur des données, pas sur des faits alternatifs, a-t-elle dit, s'arrêtant pour des applaudissements à la fin de la plupart des phrases. La science n'est pas un buffet où les gens peuvent choisir les parties qu'ils aiment et jeter le reste.
Mais les gens le font, bien sûr. La ligne d'applaudissements la plus faible de son discours devant la foule, rassemblée en grande partie pour protester contre le refus de l'administration Trump de la science climatique, a été lorsqu'elle a déclaré que la science avait amélioré les fruits, les légumes et les noix de Californie. En d'autres termes, lorsqu'elle a pris un moment pour reconnaître un domaine qui pourrait aider à résoudre certains des problèmes découlant d'un changement climatique. C'était Ronald typique, déterminé à affirmer où elle croit que la science mène, quel que soit le public. Les cultures génétiquement modifiées sont devenues incroyablement controversées, largement décrites comme des tentatives imprudentes de bricoler avec Mère Nature pour le seul bénéfice des conglomérats de semences. Mais Ronald soutient que le corpus scientifique montre qu'ils ont été à la fois sûrs et bénéfiques. Elle publiquement combattu avec l'Union of Concerned Scientists sur ces questions, a suggéré que Greenpeace était mauvaise interprétation des données , et a critiqué les lois d'étiquetage des OGM du Vermont dans ces pages (voir How Scare Tactics on GMO Foods Hurt Everybody ). Assumer le rôle de visage public du domaine lui a bien sûr valu des critiques. GMOWatch l'a qualifiée de propagandiste d'OGM et s'est délectée de souligner que son laboratoire a rétracté une paire d'articles en 2013, en raison de souches bactériennes mal étiquetées et un test défectueux. (Autres loué le laboratoire pour découvrir leur propre erreur, et se donner du mal pour corriger le dossier.)
Les préoccupations les plus graves concernant les OGM portent sur les plantes transgéniques, telles que le soja ou le maïs modifiés avec un gène bactérien étranger qui a permis l'utilisation du produit de Monsanto. Tour d'horizon herbicide.
Histoire connexe
Lire la suite Le changement climatique rendra de plus en plus difficile nourrir le monde. Les cultures biotechnologiques auront un rôle essentiel rôle pour assurer qu'il y a assez à manger. Mais les recherches de Ronald mettent en évidence la définition plus large et la promesse des altérations génétiques. Le riz Sub1 a évité toute réaction anti-OGM car, bien qu'il ait besoin des outils de la génétique moderne pour isoler et exprimer le gène, il ne transporte aucun ADN autre que le riz. Le trait d'une variété de riz a été ajouté à d'autres grâce à des méthodes de sélection modernes, accélérées par l'analyse de l'ADN de la progéniture pour éviter les fausses routes.
Ronald note que toutes les principales cultures vivrières ont été modifiées par des mains humaines d'une manière ou d'une autre. Et certaines des avancées les plus importantes à l'avenir, pour améliorer les rendements, la nutrition, la tolérance environnementale ou les biocarburants, ne seront peut-être possibles qu'avec des technologies d'édition de gènes de plus en plus puissantes telles que TALEN et CRISPR.
Ce qui devrait importer aux législateurs, aux régulateurs ou aux critiques n'est pas quel outil a été extrait de la boîte à outils génétique en constante évolution, mais s'il a produit un impact positif ou négatif sur la santé humaine ou l'environnement. À ce stade, nous avons une expérience de quatre décennies de génie génétique dans les plantes, la médecine et le fromage, sans aucune preuve de préjudice, dit Ronald.
Le danger est que des craintes infondées pourraient se faire au détriment de l'atténuation de la souffrance humaine réelle, si des réglementations erronées ralentissent la science ou des protestations empêcher les semences et les cultures d'atteindre les agriculteurs et les consommateurs qui en ont le plus besoin. Pour Ronald, le véritable objectif devrait être la durabilité au sens le plus large, en appliquant n'importe quelle combinaison d'élevage, d'agriculture biologique ou de technologie génétique qui nous aide à nourrir une population croissante sans exiger un coût environnemental plus élevé.
Nous devons élaborer des politiques fondées sur des données probantes et sur une compréhension plus large de l'agriculture, dit Ronald. Les agriculteurs sont confrontés à de véritables défis et nous devons être unis dans l'utilisation de toutes les technologies appropriées pour relever ces défis.