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Stage:144
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : LIPM
Equipe d'accueil : Genetique du Tournesol
Encadrant(e)(s) : Laurence Godiard, 0561285490, laurence.godiard@toulouse.inra.fr
Le mildiou du tournesol (Helianthus annuus) est causé par l’agent pathogène Plasmopara halstedii, un oomycète biotrophe obligatoire. Le tournesol était jusqu’à présent protégé contre ce parasite réglementé par l’utilisation de résistances dominantes totales, conférées par les gènes Pl. Cependant, probablement sous la pression de sélection associée au déploiement de ces gènes en culture, le suivi au champ montre une recrudescence d’isolats virulents du parasite (17 nouveaux pathotypes apparus ces 20 dernières années). L’évolution vers des pathotypes de mildiou toujours plus complexes et capables de contourner les résistances utilisées au champ représente une menace importante pour la culture du tournesol, et rejoint la problèmatique plus large de durabilité des résistances végétales aux oomycètes.
Plasmopara halstedii, un proche parent de l’agent du mildiou de la vigne Plasmopara viticola est représentatif du groupe des «downy mildew», oomycètes phytopathogènes obligatoires, dont les connaissances moléculaires se limitent à quelques espèces dont l’espèce modèle pathogène d’Arabidopsis, Hyaloperonospora arabidopsidis. Les technologies de séquençage à haut débit de cDNA et des génomes de 7 pathotypes représentatifs de P. halstedii nous ont permis de définir une centaine d’effecteurs potentiels présentant les motifs caractéristiques RxLR et Crinkler, conservés ou polymorphes entre différentes races. De tels effecteurs ont été décrits chez les oomycètes modèles comme ayant la capacité intrinsèque d’être introduits dans la cellule hôte, d’interagir de façon directe ou indirecte avec les protéines de la plante hôte, et de conditionner l’issue de l’interaction avec celle-ci. Jusqu’à présent, aucun gène d’avirulence de P.halstedii, ni aucun gène de résistance Pl du tournesol n’ont été clonés.
Nous avons mis au point une méthode d’expression transitoire in planta par Agroinfection chez le tournesol permettant l’étude fonctionnelle d’effecteurs de P. halstedii. Cette méthode permet de déterminer chez le tournesol la localisation subcellulaire d’effecteurs fusionnés à la protéine fluorescente GFP, ainsi que d’identifier parmi ceux-ci les inducteurs de réactions nécrotiques de type HR. Dans le cas de réactions nécrotiques spécifiquement détectées chez une lignée de tournesol portant le gène de résistance au mildiou Pl5, et non chez une lignée de tournesol quasi-isogénique ne possédant pas ce gène, l’effecteur pourrait coder pour un gène d’avirulence reconnu par le gène Pl5. Nous avons actuellement un candidat effecteur de ce type, et souhaitons poursuivre le clonage de formes alléliques polymorphes provenant de pathotypes virulents sur les tournesols portant le gène Pl5, afin de vérifier qu’elles n’induisent pas de réaction nécrotique en présence du gène Pl5.
Nous souhaitons également mettre au point une méthode d’infection racinaire par P. halstedii de racines de tournesol in vitro. Ceci permettrait de visualiser l’expression d’effecteurs dans des racines avant et au cours de l’inoculation, les racines étant les premiers organes de la plante infectés par P.halstedii lors d’une infection naturelle au printemps.
Nous mettrons ensuite au point l’obtention de racines de tournesol transformées par Agrobacterium rhizogenes, en suivant un protocole préalablement établi sur M. truncatula et déjà testé sur tournesol. Ces racines de tournesol seront transformées par un gène de ménage de l’agent pathogène dans une construction de type RNAi afin de tester l’effet sur l’infection par P. halstedii, et valider si le HIGS (Host-Induced Gene Silencing) utilisé avec succès pour réduire la multiplication du champignon pathogène Blumeria graminis chez l’orge et le blé (Nowara et al., 2010), peut être utilisé chez un oomycète biotrophe obligatoire tel que P. halstedii.
Références :
Gascuel, Q., Martinez, Y., Boniface, M.-C., Vear, F., Pichon, M., Godiard, L. The sunflower downy mildew pathogen Plasmopara halstedii. Mol. Plant Pathol. in press.
Vincourt, P., As-Sadi, F., Bordat, A., Langlade, NB., Gouzy, J., Pouilly, N., Lippi, Y., Serre, F., Godiard, L., Tourvieille de Labrouhe, D., Vear, F. (2012) Consensus mapping of major resistance genes and independent QTL for quantitative resistance to sunflower downy mildew. Theor. Appl. Genet., 125, 909-920.
As-Sadi, F., Carrere, S., Gascuel, Q., Hourlier, T., Rengel, D., Le Paslier, M.-C., Bordat, A., Boniface, M.C., Brunel, D., Gouzy, J., Godiard, L. and Vincourt, P. (2011) Transcriptomic analysis of the interaction between Helianthus annuus and its obligate parasite Plasmopara halstedii shows single nucleotide polymorphisms in CRN sequences. BMC Genomics, 12, 498-413.