Thursday, August 23, 2012

Breakthrough in the resistance to the “AIDS of rice


‘NIL 130’ was named “best rice variety” among seven being evaluated by a farmers’ cooperative in Gagnoa, Côte d’Ivoire. NIL 130 is a ‘near-isogenic line’ derived from ‘elite’ rice variety IR64 by the introduction of a gene for resistance to (RYMV) through a process known as ‘marker-assisted breeding’ (MAB).

“Rice yellow mottle virus (RYMV) is probably the stress that benefits the most from molecular biology at the Africa Rice Center (AfricaRice),” says AfricaRice molecular biologist Dr Marie-NoëlleNdjiondjop. RYMV is colloquially known as the “AIDS of rice”!

The AfricaRice MAB work targeting RYMV is carried out in collaboration with the Institut de recherchepour le développement (IRD), Montpellier, France, and various national (NARS) partners. AfricaRice has had fruitful collaboration on RYMV with IRD since 1994, shortly after the first devastating outbreaks of the disease occurred in various parts of West Africa.

RYMV is a disease of intensified irrigated rice production where high-yielding varieties have been introduced, and the vast majority of irrigated varieties are extremely susceptible to it. It only occurs in Africa. In 1995, AfricaRice discovered that a variety from Mozambique (Gigante) was virtually immune to the disease.

Gigante’s resistance was confirmed by Dr Ndjiondjop against a whole spectrum of RYMV isolates from diverse locations. Determining the genetic basis of Gigante’s resistance was given top priority. The resistance gene, rymv1-2, was identified and mapped in 1999 by Dr Ndjiondjop as part of her PhD studies at IRD.

“We are now using molecular breeding to improve the RYMV resistance of West African elite rice cultivars,” says Dr Ndjiondjop.

In 2005, a USAID-funded project enabled AfricaRice to carry out MAB to introgress (i.e. incorporate) rymv1-2 into elite rice cultivars of four West African countries (Burkina Faso, Gambia, Guinea and Mali) and to introduce molecular-marker work into the breeding programs of the NARS.

At least two elite varieties were proposed by each NARS and backcrossed three times to the donor Gigante. Resistant lines were identified by a combination of ‘foreground’ and ‘background’ markers.

Foreground markers occur in the DNA close to the RYMV-resistance gene in Gigante and therefore show that any particular plant has the gene, while background markers are from the elite variety and show how similar the plant is to the elite variety.

The resulting lines are near-isogenic lines, or NILs — that is, they are very similar to the elite variety, except that they carry the RYMV-resistance gene from Gigante.

The promising resistant NILs were then further screened under controlled conditions using a purified virus isolate. Trials were conducted at multiple locations in the target countries to confirm their resistance to diverse natural populations of RYMV.

Fixed (pure-breeding) RYMV-resistant NILs were then sent to the NARS for complete evaluation and incorporation into resistance breeding programs. The best NIL from each elite parent was selected for further trials in the four project countries plus six more countries (Côte d’Ivoire, Ghana, Liberia, Niger, Nigeria and Sierra Leone).

This activity was funded by USAID through the West and Central African Council for Research and Development(CORAF/WECARD). A number of these lines – like NIL 130 – are expected to be released in some of the countries in the near future.

In 2010, AfricaRice and IRD discovered a second resistance gene, rymv2, and a new allelic form of the first gene in African rice (Oryza glaberrima) varieties. As an insurance policy against RYMV overcoming single-gene resistance, the AfricaRice breeding strategy is to ‘pyramid’ two resistance genes in varieties for hot-spot areas. 

Percée dans la résistance au « SIDA du riz »


‘NIL 130’  a été nommée « meilleure variété de riz » sur sept en cours d’évaluation par une coopérative de producteurs à Gagnoa, Côte d’Ivoire. NIL 130 est une ‘lignée quasi-isogénique’ issue de la variété de riz ‘élite’ IR64 par l’introduction d’un gène de résistance au Virus de la panachure jaune du riz (RYMV) à travers un processus appelé ‘Sélection assistée par marqueurs’ (SAM).

« Le RYMV est probablement le stress qui  implique davantage l’utilisation de la biologie moléculaire au Centre duriz pour l’Afrique (AfricaRice), » a déclaré Dr Marie-Noëlle Ndjiondjop, biologiste moléculaire à AfricaRice. Le RYMV est appelée couramment « le SIDA du riz » !

Les travaux de SAM d’AfricaRice ciblant le RYMV se font en collaboration avec l’Institut de recherche pour le développement (IRD), Montpellier, France, et divers partenaires nationaux (SNRA).

AfricaRice a eu une collaboration fructueuse avec l’IRD sur le RYMV depuis 1994, peu après les premières apparitions dévastatrices de la maladie enregistrées dans différentes parties de l’Afrique de l’Ouest.

Le RYMV est une maladie de la production intensifiée du riz irrigué où des variétés à haut rendement ont été introduites, et la grande majorité des variétés irriguées sont extrêmement sensibles à cette maladie qui n’est présente qu’en Afrique.

En 1995, AfricaRice a découvert qu’une variété venue du Mozambique (Gigante) était presque immunisée contre le RYMV. La résistance de Gigante a été confirmée par Dr Ndjiondjop contre toute une gamme d’isolats du RYMV provenant de diverses localités.

La priorité des priorités a donc été donnée à la détermination de la base génétique de la résistance de Gigante. Le gène de résistance, rymv1-2, a été identifié et cartographié en 1999 par Dr Ndjiondjop dans le cadre de ses études doctorales à l’IRD.

« Nous utilisons à présent la sélection moléculaire pour améliorer la résistance au RYMV des cultivars élites de riz d’Afrique de l’Ouest, » a déclaré Ndjiondjop.

En 2005, un projet financé par l’USAID a permis à AfricaRice  d’utiliser la SAM pour introgresser (c.-à-d. incorporer ) rymv1-2 dans les cultivars élites de riz de quatre pays d’Afrique de l’Ouest (Burkina Faso, Gambie, Guinée et Mali) et d’introduire les travaux de marqueur moléculaire dans les programmes de sélection des SNRA.

Au moins deux variétés élites ont été proposées par chaque SNRA et rétrocroisées trois fois avec le donneur Gigante. Les lignées résistantes ont été identifiées à l’aide d’une combinaison des ‘gènes d’intérêt’ et du ‘fonds génétique’.

Les gènes d’intérêt se trouvent dans l’ADN près du gène de résistance au RYMV chez Gigante et montrent donc que toute plante possède ce gène, tandis que le fonds génétique provient de la variété élite et fait ressortir la similitude de la plante avec la variété élite.

Les lignées issues de ce croisement sont des lignées quasi-isogéniques ou NIL — c’est-à-dire qu’elles sont très similaires à la variété élite, à la différence qu’elles portent le gène de résistance au RYMV issu de Gigante.

Les lignées NIL prometteuses obtenues ont ensuite été criblées davantage en conditions contrôlées en utilisant un isolat de virus purifié. Les essais ont été réalisés dans des localités multiples dans les pays ciblés en vue de confirmer leur résistance à diverses populations naturelles du RYMV.

Les NIL (pures lignées de sélection) fixées résistantes au RYMV ont été ensuite envoyées aux SNRA en vue d’une évaluation complète et d’une incorporation dans les programmes de sélection pour la résistance.

La meilleure NIL issue de chaque parent élite a été sélectionnée pour des essais plus approfondis dans les quatre pays plus six autres pays (Côte d’Ivoire, Ghana, Liberia, Niger, Nigeria, Sierra Leone).

Cette activité a été financée par l’USAID à travers le Conseil Ouest et CentreAfricain pour la recherche et le développement agricole (CORAF/WECARD). Il est prévu que beaucoup de ces lignées — à l’instar de NIL 130 — soient homologuées dans certains de ces pays dans un futur proche.

En 2010, AfricaRice et l’IRD ont découvert un second gène de résistance, rymv2, et une nouvelle forme allélique du premier gène chez les variétés de riz africain (Oryza glaberrima). En guise de politique d’assurance contre le RYMV à contourner la résistance du gène unique, la stratégie de sélection d’AfricaRice est de ‘pyramider’ deux gènes de résistance dans les variétés pour les zones sensibles.