Interactions entre le tournesol cultivé (Helianthus annuus L.) et les pathogènes associés à la verticilliose : développement d'un modèle d'étude adapté à la sélection variétale

Sunflower (Helianthus annuus L.) and causals agent of Verticillium wilt Interaction : development of a pathosystem model for breeding purpose

• Auteur / Autrice : Hélène Missonnier
• Direction : Jean Daydé, Alban Jacques
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interactions plantes-microorganismes
• Date : Soutenance le 30/03/2017
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Sciences agronomiques et agroalimentaires (Toulouse)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Debaeke
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Daydé, Alban Jacques, Didier Andrivon, Marie-Laure Pilet-Nayel, Jean-Benoît Morel, Valérie Geffroy, Virginie Mirleau-Thebaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Andrivon, Marie-Laure Pilet-Nayel, Jean-Benoît Morel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Variabilité génétique

Microorganismes -- Pathogénicité

Vecteurs de maladies -- Lutte contre

Tournesol

Plantes -- Maladies

Mots clés libres

Verticilliose du tournesol

Verticillium dahliae

Helianthus annuus L.

Symptômes

Diversité génétique

Test de pathogénicité

Virulence

Résistances

Sunflower Verticillium wilt

Verticillium dahliae

Helianthus annuus L.

Symptoms

Genetic diversity

Pathogenicity test

Virulence

Resistances

Résumé

La verticilliose est causée par des agents pathogènes telluriques du genre Verticillium. Elle est, depuis sa découverte dans les années 50, maladie majeure du tournesol en Argentine où des sources de résistances ont été identifiées. En France, c’est une maladie de plus en plus fréquente, observée chaque année sur de nouvelles zones de production. Elle suscite désormais des efforts dans la recherche de moyens de lutte sur ce territoire. Ce travail s’est concentré sur l’étude des interactions Tournesol - agents causals de la verticilliose à deux niveaux d’observation : celui du système de culture (français vs. argentin) et celui de l’individu. L’objectif est d’apporter des connaissances sur l’agent causal et sur le déterminisme moléculaire dans la résistance à la verticilliose du tournesol afin de développer un modèle de criblage de résistances à grande échelle. L’étude de la maladie dans les systèmes de culture a permis de mettre en évidence l’existence d’une différence significative de la réponse du tournesol à Verticillium entre la France et l’Argentine. L’étude moléculaire des pathogènes vasculaires in planta, échantillonnés dans les 2 systèmes de culture, a permis de confirmer l’implication majeure de V. dahliae dans la verticilliose du tournesol. En conditions contrôlées, une étude comparative de la pathogénicité de plusieurs isolats de V. dahliae (de la tomate, du coton, du sol) sur le tournesol a mis en évidence que seul l’isolat 85S, isolé à partir du tournesol, est capable de le coloniser et de provoquer des symptômes. L’étude du génome de l’isolat 85S révèle que cet isolat n’appartient à aucune branche existante de l’arbre phylogénétique ; il forme un groupe per se, associé aux isolats non défoliant du coton mais infectant la tomate. L’hypothèse de la spécificité de la réponse induite dans l’hypocotyle et les feuilles du tournesol par certains isolats de V. dahliae a été confirmée en étudiant la cinétique de l’expression de 9 gènes associés à la défense, 5 semaines après inoculation. Le tournesol met uniquement en place son système de défense en réponse à l’infection par 85S. La réponse semble induite ; la colonisation n’est pas systémique, la biomasse fongique n’a pas été détectée dans l’hypocotyle et les feuilles de l’hybride asymptomatique. L’ensemble de ces travaux a conduit au développement d’un modèle pour le criblage de résistances à Verticillium chez le tournesol. Celui-ci répond aux contraintes liées à la diversité du pathogène dans les méga-environnements, conséquences de pressions de sélection différentielles.

Verticillium wilt is caused by soil-borne fungi of the genus Verticillium. From its discovery in the 50’s, sunflower Verticillium wilt is a major disease in Argentina where sources of resistances have been identified. Since few years, the disease occurs more frequently in France raising concerns on sources of resistances discoveries regarding its spread to other sunflower French production areas. This work focus on the study of Sunflower- causals agent of Verticillium wilt interaction at 2 levels of observation: at the cultural system (French vs Argentinian) and at the plant individual scale. The aim is to provide identification of the causal agents and knowledge on the molecular determinism of sunflower resistances to implement high-throughput plant phenotyping approach. Disease symptom studies within the cultural systems reveal a significant difference in the phenotypic expression of sunflower against Verticillium pressure according to the location in France or in Argentina. Molecular studies of isolates in planta, from naturally infested field in cultural systems reveal the major implication of V. dahliae in the sunflower Verticillium wilt disease. In controlled conditions, comparative studies of V. dahliae isolates pathogenicity (isolated from cotton, tomato and soil) on sunflower reveal that only 85S, isolated from sunflower is able to colonize and provoke symptoms. Genomic studies of 85S isolates reveal that the isolate did not belong to any branch of the current phylogenetic tree; 85S makes a 'per se' group within the cotton non-defoliating but tomato infecting strains. Specificity of induced responses in sunflower hypocotyl and leaves by only some of V. dahliae isolates have been confirmed through a gene expression kinetic analysis of 9 defenses related genes on 5 weeks post inoculation. Sunflower genotype is responding only to the 85S isolate. Resistance seems to be induced; colonization is not systemic as pathogen biomass has been detected but not quantify in symptomless cultivar. Our study finally leads to the implementation of Verticillium resistances screening model on the sunflower with respect to the constraints related to the pathogen diversity from the different environments, according to differential selection pressure.