Interaction Chêne-oïdium : caractérisation moléculaire et adaptation locale du parasite, résistance génétique de l’hôte

• Auteur / Autrice : Amira Mougou
• Direction : Marie-Laure Desprez-Loustau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 03/07/2009
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Renaudin, Benoît Marçais
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Bastien, Olivier Verneau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oïdiums

Chênes

Mots clés libres

Chêne

QTL

Adaptation locale

Erysiphe

Invasion biologique

Espèces cryptiques

Oïdium

ITS

Résistance

Powdery mildew

Oak

ITS

Cryptic species

Biological invasion

Erysiphe

Local adaptation

Resistance

QTL

Résumé

L’oïdium est une des maladies les plus communes sur chêne en Europe. Cette maladie a été signalée à partir du début du 20ème siècle. Toutefois, peu de données sont disponibles sur l’identité de l’agent causal et de son interaction avec l’hôte. L’objectif de cette étude est d’améliorer les connaissances sur ce pathosystème : (1) caractériser son agent causal avec un marqueur moléculaire (ADN ribosomal) et étudier la distribution spatiale des différentes lignées ; (2) étudier l’adaptation locale du parasite à son hôte ; (3) explorer le déterminisme génétique de la résistance de l’hôte. L’étude de l’ADN ribosomal (ITS=Internal transcribed region et IGS= Intergenic spacer) a mis en évidence l’existence de quatre haplotypes, dont trois seulement avaient été associés à des agents d’oïdium sur chêne en Europe. Erysiphe alphitoïdes, classiquement considéré comme responsable de l’épidémie du XXème siècle est bien l’espèce prépondérante (environ 80% des détections), E. hypophylla et Phyllactinia sp étant détectés à fréquence beaucoup plus faible. Un résultat inattendu est la détection d’une quatrième séquence, présentant 100% d’homologie avec celle de plusieurs agents d’oïdium d’arbres tropicaux et avec Erysiphe quercicola, très récemment décrit sur chêne en Asie et Australie mais jusqu’alors inconnu en Europe. L’ITS de E. quercicola est détecté dans toutes les régions de France, à une fréquence non négligeable (de l’ordre de 15% en moyenne). On le trouve dans les mêmes parcelles et parfois sur les mêmes arbres, voire dans les mêmes lésions que E. alphitoides. La mise au point d’une méthode d’inoculation artificielle a permis d’étudier de façon quantitative l’interaction chêne-oïdium. Une expérimentation d’inoculations réciproques montre que les souches d’oïdium sont plus performantes sur les descendants des arbres dont elles ont été isolées que sur ceux d’autres arbres, suggèrant une adaptation trans- générationnelle. Des inoculations artificielles, complétées par des observations en conditions naturelles, ont également permis de démontrer un déterminisme génétique de la résistance des chênes, avec l’identification de plusieurs QTL. Certains de ces QTL co-localisent avec des QTL de phénologie, en accord avec l’importance de la résistance ontogénique des chênes à l’oïdium. L’ensemble de l’étude amène à reconsidérer l’oïdium du chêne comme un probable complexe d’espèces cryptiques, dont l’histoire de l’invasion et la co-existence en Europe restent à préciser. Les résultats acquis sur l’héritabilité de la résistance et l’adaptation locale du parasite constituent une première étape dans la compréhension des interactions démo-génétiques entre hôte et parasite dans ce pathosystème.

Powdery mildew is the most common disease on oaks in Europe where it was first recorded at the beginning of the 20th century. Yet, little is known about the identity of the causal agent and his interaction with its host. The objective of this study was: (1) to characterize the species responsible of oak powdery mildew with a molecular marker (ribosomal DNA); to study the spatial distribution of these different lineages and (2) to study local adaptation of the parasite to its host (3) to explore the genetic determinism of host resistance. The study of the ITS (internal transcribed region) and IGS (intergenic spacer) diversity revealed the existence of four haplotypes, only three had been already associated with oak powdery mildew in Europe. Erysiphe alphitoïdes, for a long time considered as sole responsible for the epidemic of the XXth century, was the predominant species (~ 80% of detections), E. hypophylla and Phyllactinia sp. were detected at lower frequencies. An unexpected result is the detection of a fourth sequence which show 100% homology with ITS sequences of several powdery mildew agents of tropical trees and Erysiphe quercicola, recently described on oak in Asia and Australia but previously unknown in Europe. E. quercicola ITS was detected in all French regions, at a significant frequency (~ 15%). The study showed that E. alphitoides was often found in association with different ITS types in the same region, the same tree, and even in the same lesion. The development of an artificial inoculation method allowed the quantitative evaluation of the oak-powdery mildew interaction. A reciprocal inoculation experiment showed that powdery mildew strains were more efficient on their mother tress and their descendants than on the other trees, suggesting a trans-generational adaptation. Artificial inoculations, supplemented by observations in natural conditions, have also demonstrated a genetic determination of resistance of oak trees, with the identification of several QTL. Some of these QTL co-localize with QTL controlling phenology, in agreement with the importance of oaks ontogenic resistance to powdery mildew. The entire study leads to reconsider oak powdery mildew as a probable complex of cryptic species; the invasion history and the co-existence in Europe are still to be determined. The results achieved on the heritability of resistance and localization of the parasite are a first step in understanding the demo-genetic interactions between host and parasite in this pathosystem.