Caractérisation fonctionnelle de gènes de signalisation intervenant dans les réponses de défense aux agents pathogènes chez la vigne

Functional characterization of signaling genes involved in grapevine defence responses to biotic stresses

• Auteur / Autrice : Gaëlle Le Henanff
• Direction : Bernard Walter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 29/09/2009
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale pluridisciplinaire Jean-Henri Lambert, ED 494 (Mulhouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relations plante-microorganisme pathogène

Maladies de la vigne

Mots clés libres

Npr1

Eds1

Ndr1

Vitis vinifera

Arabidopsis

Gènes de signalisation

Protéines de défense

Sa, Ja, Et

Signaling genes

Defense protein

Résumé

La vigne (Vitis vinifera) est sensible à de nombreuses maladies, nécessitant l'utilisation massive de produits phytosanitaires. Des méthodes alternatives doivent être développées. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, les gènes AtNPR1, AtNDR1 et AtEDS1 interviennent dans la voie de signalisation contrôlée par l'acide salicylique (SA) en réponse aux agents pathogènes biotrophes. Nous avons identifié par une approche gène candidat chez V. vinifera, de potentiels orthologues de ces trois gènes (VvNPR1.1, VvNPR1.2, VvNHL1 et VvEDS1).Nos travaux ont montré que les protéines VvNPR1 fusionnées à la GFP sont localisées dans le noyau. De plus, la surexpression transitoire des VvNPR1 stimule l'expression de gènes de défense en système hétérologue et homologue. La surexpression de VvNPR1.1 chez le mutant npr1 restaure les différents phénotypes du mutant, contrairement à la surexpression de VvNPR1.2. VvNPR1.1 est semble être l'orthologue d'AtNPR1. La surexpression de VvNHL 1 chez le mutant ndr1 ne rétablit pas la résistance à Pseudomonas syringae. Cependant, ces plantes sont plus sensibles à Botrytis cinerea, probablement par l'accentuation d'un processus de mort cellulaire. L'expression de VvNHL 1 est réprimée en réponse à B. cinerea, constituant un mécanisme de défense contre les nécrotrophes. VvNHL1 semble donc promouvoir la mort cellulaire. L'expression de VvEDS1 est stimulée en réponse à des agents pathogènes et à un traitement par le SA. L'étude de sa fonction est en cours par surexpression chez des mutants eds1. La compréhension des voies de signalisation des réponses de défense chez la vigne devrait permettre l'obtention de vignes plus résistantes aux agents pathogènes.

Vitis vinifera is susceptible to many pathogens, thus requiring a massive use of phytochemicals. Alternative methods have to be developed. In the madel plant Arabidopsis thaliana, the AtNPR1, AtNDR1 and AtEDS1 genes are components of the salicylic acid (SA) signalling pathway involved in resistance to biotrophic pathogens. Using a candidate gene approach, we have identified putative orthologs of these genes in the grapevine genome (VvNPR1.1, VvNPR1.2, VvNHL 1 and VvEDS1).Our work shows thal VvNPR1-GFP fusion proteins are localized in the nucleus. Moreover, transient overexpression of VvNPR1 genes induces defence gene expression, in bath heterologous and homologous systems. Overexpression of VvNPR1.1 in npr1 mutants restores the different phenotypes of the mutants, while VvNPR1.2 overexpression does not. These results strongly suggest that VvNPR1.1 is the AtNPR1 ortholog. Overexpression of VvNHL 1 in ndr1 mutants does not restore resistance to Pseudomonas syringae. However, resistance to Botrytis cinerea in these plants is weakened, probably because of stimulation of cell death. Furthermore, VvNHL1 repression following B. cinerea infection in V. vinifera could be considered as a defence mechanism against necrotrophic pathogens and suggests thal VvNHL1 is involved in promotion of cell death. VvEDS1 expression is induced by pathogens infection and SA treatment. VvEDS1 functional characterization is in progress using eds1 Arabidopsis mutants overexpressing VvEDS1. Knowledge of defence signalling pathways in V. vinifera will contribute to obtain pathogen resistant grapevines.