Architecture génétique des interactions entre le chêne pédonculé (Quercus robur L.) et les communautés microbienne de sa phyllosphère

Genetic architecture of the interactions between English oak (Quercus robur L.) and the microbial community of its phyllosphere

• Auteur / Autrice : Boris Jakuschkin
• Direction : Cécile Robin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 15/12/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Candresse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lois Maignien, Christophe Plomion, Virgil Fievet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Lavergne, Fabrice Roux, Benoît Marçais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Locus à caractère quantitatif

Érysiphes alphitoïdes

Écologie -- Réseaux d'interactions

Génétique écologique

Agents pathogènes

Chêne pédonculé

Microflore

Phyllosphère

Mots clés libres

Microbiote de la phyllosphère

Séquençage de dernière génération

Eryisphe alphitoides

Quercus robur

Génétique des communautés

Réseaux d’interactions microbiennes

Phyllosphere microbiota

Next-generation sequencing

Erysiphe alphitoides

Quercus robur

Community genetics

Microbial interaction networks

Résumé

De nombreux et divers micro-organismes vivent dans les tissus interne et externe desfeuilles des plantes, la phyllosphère. Ils influencent de nombreux traits, les interactions biotiques,le flux d’énergie, la tolérance au stress de leur hôte et en fin de compte la valeur sélectivede leurs hôtes. Il a été montré que plusieurs traits quantitatifs de plantes structurentla communauté microbienne de la phyllosphère. Ainsi des Loci de ces traits quantitatifs(Quantitative Trait Loci QTL) liés à la structure de cette communauté étaient attendus.L’objectif principal de ce travail était de rechercher des régions génomiques chez le chêne(Quercus robur L.), dont l’effet se prolonge jusqu’au niveau de la communauté, influençantainsi le microbiote de la phyllosphère. Tout d’abord, nous avons étudié la composition etle réseau d’interactions du microbiote de la phyllosphère partant un intérêt particulier àErysiphe alphitoides, un agent pathogène majeur pour les chênes. Nous avons montré quel’infection par E. alphitoides est accompagnée par des changements dans la composition dela communauté fongique foliaire, mais pas dans le composition de la communauté bactérienne.Nous avons souligné certains partenaires d’interaction d’E. alphitoides et nous avonsmontré que le réseau d’interactions microbiennes, contrairement aux résultats précédents,été dominé par des interactions positives. Ensuite nous avons effectué une analyse QTLde descripteurs de la communauté microbienne dans une population de pleins frères. Nousavons trouvé 8 QTL correspondant à des traits de la communauté microbienne: compositionfongique et bactérienne, diversité fongique, pourcentage de Erysiphe alphitoides. Troisd’entre eux sont colocalisés avec un QTL de sensibilité à E. alphitoides, suggèrent un fortdéterminisme génétique de la résistance à l’oïdium chez Q. robur. Enfin, nous présentonsles résultats préliminaires d’une étude d’association génétique et discutons nos résultatsavec une perspective évolutive.

Numerous and various microorganisms inhabit inner and outer tissues of plant leaves, thephyllosphere. They influence many plant traits, biotic interactions, energy flux, host stresstolerance and ultimately the fitness of their hosts. Many plant quantitative traits wereshown to structure the phyllosphere microbial community. Hence quantitative trait loci(QTLs) linked to the structure of this community were expected. The main objective ofthis work was to search for genomic regions in oak (Quercus robur L.), whose effect extendsto the community level, influencing the phyllosphere microbiota. First, we studied thecomposition and the interaction network of oak phyllosphere microbiota with specific focuson Erysiphe alphitoides, a major biotrophic pathogen of oak. We showed that infection byE. alphitoides is accompanied by changes in the foliar fungal community composition butnot in the bacterial community composition. We highlighted likely interaction partners ofE. alphitoides and we showed that the complex microbial interaction network, in contrastto previous findings, was dominated by positive interactions. Next we performed QTLanalysis of microbial community descriptors in a full-sib mapping population of oak. Wefound 8 QTLs for microbial community traits: fungal and bacterial composition, fungaldiversity, and percentage of Erysiphe alphitoides reads. Three of these QTLs colocalizedwith a QTL for powdery mildew sensibility, suggesting for strong genetic determinism ofpowdery mildew resistance in Q. robur. Finally we present preliminary results of a geneticassociation study and discuss our findings within an evolutionary perspective.