Un module génique du soja améliore la tolérance au sel et la résistance fongique sans sacrifier le rendement

Les stress abiotiques comme la salinité des sols et les menaces biotiques comme les agents pathogènes fongiques provoquent ensemble d'énormes pertes de rendement agricole à l'échelle mondiale. Le soja, source essentielle de protéines et d'huile, voit son rendement diminuer de plus de 40 % sous l'effet du stress salin, et de plus de 15 % en raison de la pourriture grise causée par *Botrytis cinerea*. L'identification de gènes capables de faire face simultanément à ces deux types de menaces — sans compromettre la croissance normale — constitue un défi majeur encore non résolu en biotechnologie végétale.

Cette étude de l'Université de Shandong décrit la découverte et la caractérisation fonctionnelle de GmST2, un facteur de transcription de la famille NAC chez le soja (*Glycine max*), induit à la fois par le stress salin et par l'infection par *B. cinerea*. À l'aide de lignées transgéniques en surexpression, de doubles mutants knockout par CRISPR-Cas9 (*gmst2 gmst2h*) et d'une expression hétérologue chez *Arabidopsis thaliana* et *Nicotiana tabacum*, les chercheurs ont établi de manière systématique que GmST2 régule positivement la croissance des plantes, la tolérance au sel et la résistance fongique. La surexpression de GmST2 chez le soja a réduit la perte d'efficacité du photosystème II sous 200 mM NaCl, amélioré les activités enzymatiques antioxydantes (SOD, CAT, POD), abaissé les taux de malondialdéhyde et les ratios Na⁺/K⁺, et accru l'accumulation de proline. Lors d'essais en champ dans des conditions salines (0,25 % de sels solubles totaux), les plantes GmST2-OE étaient plus grandes et produisaient des rendements par plant significativement plus élevés.

Le séquençage RNA des sojas surexprimant GmST2 a révélé un fort enrichissement des gènes de la voie de biosynthèse de l'acide jasmonique (JA). Sur le plan mécanistique, il a été démontré que GmST2 se lie directement aux promoteurs de GmAOC3 et GmAOC4, qui codent des enzymes allène oxyde cyclase — étapes catalytiques clés de la biosynthèse du JA —, élevant ainsi les niveaux endogènes de JA. Cette accumulation de JA sous-tend à la fois les phénotypes de tolérance au sel et de résistance à *B. cinerea*, établissant un mécanisme biochimique clair.

L'étude a également identifié GmPRL1b, une protéine à domaine répété WD40, comme un interacteur nucléaire qui stabilise la protéine GmST2 et agit en amont dans la cascade de régulation. Ensemble, le module GmPRL1b–GmST2–GmAOC3/4 orchestre une protection croisée médiée par le JA contre les stress abiotiques et biotiques concomitants. Des analyses phylogénétiques et évolutives ont montré que GmST2 a été soumis à des pressions de sélection au cours de la domestication du soja, et qu'un haplotype élite de GmST2 était associé à une tolérance supérieure au sel dans des accessions naturelles de soja, confirmant ainsi sa pertinence agronomique.

Contrairement à de nombreux gènes de tolérance au stress qui altèrent la croissance dans des conditions normales, la surexpression de GmST2 a amélioré la croissance des plantes même en l'absence de stress — un avantage décisif pour l'amélioration pratique des cultures. Ce module fournit des cibles moléculaires bien définies pour la sélection assistée par marqueurs ou l'ingénierie génétique de sojas résilients aux stress, répondant ainsi au compromis de longue date entre résistance au stress et productivité.