Lutte BiHO : Lutte Biologique contre l’Helminthosporiose de l’Orge

Lutte BiHO : Biological control against net blotch of barley

• Auteur / Autrice : Aurélie Backes
• Direction : Essaïd Ait Barka, Cédric Jacquard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences végétales
• Date : Soutenance le 29/01/2021
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Résistante Induite et Bioprotection des Plantes sites (RIBP) EA 4707 - USC INRAE 1488 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Leclère
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Essaïd Ait Barka, Cédric Jacquard, Alia Dellagi, Philippe Reignault, Gea Guerriero, Philippe Jacques
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alia Dellagi, Philippe Reignault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Céréales -- Maladies

Ennemis des cultures -- Lutte biologique contre

Plantes -- Fléaux -- Lutte biologique contre

Orge

Mots clés libres

Orge

Bactérie bénéfique

Helminthosporiose

Lutte biologique

Net blotch

Biological control

Beneficial bacteria

Barley

Résumé

Lutte BiHO : Lutte biologique contre l’helminthosporiose de l’orgeHordeum vulgare L., plus connue sous le nom d’orge commune, est l’espèce céréalière cultivée ayant la plus vaste distribution dans le monde grâce à son adaptation à des conditions environnementales extrêmes. En raison de sa valeur nutritive, l’orge est destinée à de multiples utilisations, et par conséquent, constitue un réel intérêt économique. Comme la plupart des céréales, l’orge peut être affectée par de nombreuses maladies causées par des agents phytopathogènes d’origine fongique, bactérienne ou virale. Toutefois, ce sont les maladies cryptogamiques, et plus particulièrement l’helminthosporiose qui cause le plus de dégâts sur l’orge et qui peut compromettre la production. Il s’agit d’une maladie foliaire causée par l’ascomycète Drechslera teres. Sur les variétés d’orges sensibles, D. teres se distingue des autres maladies par la présence de taches brunes réticulées qui apparaissent sur les feuilles. Ce pathogène, particulièrement virulent, adapte son phénotype et module ses gènes de paroi en fonction du milieu ou des conditions sur/dans lequel il est cultivé au laboratoire.Suite aux lois environnementales de plus en plus restrictives et aux préoccupations autour du respect de l’environnement, la lutte biologique qui connait un engouement certain ces dernières années, pourrait être une solution pour réduire les symptômes de l’helminthosporiose. Au cours de cette thèse, nous avons identifié une nouvelle bactérie bénéfique appartenant au genre Paraburkholderia sp., appelée souche 25. Cette bactérie a montré un pouvoir antagoniste contre D. teres et a permis de limiter son développement de 70 à 95 % in vitro et in planta. De plus, son caractère épiphyte et endophyte a été démontré chez l’orge.Lors d’une infection par D. teres sur orge sensible, le métabolisme carboné des feuilles est modifié et plus particulièrement, l’efficience du photosystème II qui est diminuée. Cette réduction de la capacité photosynthétique constitue un facteur majeur dans la réduction du rendement de l’orge infectée par l’helminthosporiose. Cependant, en présence de la souche 25, l’assimilation du carbone est améliorée chez l’orge infectée par D. teres.L’infection par D. teres provoque des changements importants aux niveaux transcriptionnel et métabolomique de l’orge. La souche 25, utilisée comme agent de lutte biologique contre l’helminthosporiose dans cette étude, semble protéger l’orge puisque l’expression des gènes impliqués dans la réponse aux stress est réprimée et moins de composés impliqués dans le mécanisme de défense sont produits.Ces résultats ont permis de mieux identifier les impacts causés par l’agent responsable de l’helminthosporiose ainsi que les effets de la bactérie bénéfique utilisée comme agent de lutte biologique.Mots clés : orge, helminthosporiose, lutte biologique, bactérie bénéfique

Lutte BiHO : Biological control against net blotch of barleyThe cultivated barley (Hordeum vulgare L.) is one of the major broadly cultivated crops worldwide. The economic importance of the plant is mainly related to its nutritional value and its adaptability to diverse cultivation conditions. In spite of its relevance, the barley is exposed to different environmental stresses that significantly reduce its productivity. Among diseases affecting the barley, net blotch disease caused by the fungus Drechslera teres, is a major barley leaf disease that seriously impacts the barley production worldwide. In susceptible barley genotypes, D. teres is distinguished from other diseases by reticulate brown spots on leaves. Under laboratory growth conditions, this virulent pathogen adapts its phenotype and modulates its wall genes according to the medium or the culture conditions.To limit the development and reduce symptoms of the net blotch, biological control presents a great interest now due to more restrictive environmental laws and major concerns for respecting the environment. During this work, we identified and selected a bacterium belonging to the genus Paraburkholderia sp., named strain 25. This beneficial bacterium has been identified as an antagonist agent against D. teres since restricting the fungal development by 70 to 95% in vitro and in planta. In addition, the strain 25 has exhibited an epiphytic and endophytic lifestyle in barley.During the infection with D. teres in susceptible barley, the carbon metabolism of the barley leaves was modulated, and particularly, the efficiency of photosystem II, which has been reduced. This decline in photosynthetic metabolism is a major factor leading to significant barley yield reduction. In strain 25 –bacterized barley plants, the photosynthetic carbon uptake was enhanced when infected with D. teres.In the transcriptional and metabolomic levels, significant modifications were observed during the interaction between D. teres and barley. In this study, strain 25-bacterized plants showed a protection against net blotch compared to the non-bacterized control. According to our results, the expression of genes involved in the defense response was repressed and fewer compounds involved in the defense mechanism were produced.These results have improved characterization of the impacts of the net blotch agent as well as the beneficial effects of bacteria as a biological control agent.Keywords: barley, net blotch, biological control, beneficial bacteria