Etude de la variabilité génétique de la sensibilité à la pourriture brune au cours du développement du fruit chez la pêche en lien avec l’évolution des caractéristiques physiques et biochimiques du fruit

Study of the genetic variability of peach in susceptibility to brown rot during fruit development in relation with changes in physical and biochemical characteristics of the fruit

• Auteur / Autrice : Leandro De Oliveira Lino
• Direction : Michel Génard, Bénédicte Quilot-Turion
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Agronomiques
• Date : Soutenance le 15/11/2016
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et agrosciences (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Plantes et systèmes de culture horticoles (Avignon) - Génétique et amélioration des fruits et légumes
• Partenaire(s) de recherche : ministère : Brésil. Ministério da educação (1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Lefebvre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Lefebvre, Bruno Le Cam, Jean-Luc Regnard, Bénédicte Bakan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Le Cam, Jean-Luc Regnard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux fongicides

Monilinia

Effets du climat

Résistance aux maladies

Prunus

Mots clés libres

Composés d'epiderme,

Monilinia spp

QTL

Monilioses

Prunus

Epidermis compounds

Monilinia spp

QTL

Prunus

Brown rot

Résumé

La pourriture brune des fruits (BR), causée par les champignons du genre Monilinia, est une maladie courante qui peut provoquer jusqu’à 40% de pertes de récolte chez la pêche. Toutes les pêches cultivées sont plus ou moins sensibles à la moniliose. Aucune alternative aux traitements chimiques n’est disponible, ce qui rend nécessaire les applications de fongicides jusqu'au stade pré-récolte, qui sont préjudiciables pour l'environnement et peuvent laisser des résidus sur les fruits. Une revue de la littérature compile les connaissances disponibles sur le couple pêcher-monilioses.Le but de cette étude est d'étudier les facteurs de résistance du fruit à M. laxa à différents stades de croissance chez la pêche et de déterminer leur contrôle génétique.Nous avons focalisé d’abord sur quelques cultivars pour étudier l'évolution de la sensibilité des fruits à M. laxa au cours de leur développement en relation avec les caractéristiques structurales et biochimiques des fruits (conductance cuticulaire du fruit, micro-fissures de l’épiderme et composés de surface des fruits). Certains composés ont été détectés pour la première fois chez la pêche. Les résultats ont confirmé que lors de la phase I les fruits immatures sont sensibles à la moniliose. Au stade de durcissement du noyau, les fruits sont résistants, la conductance cuticulaire faible et les niveaux de composés de surface présentaient un pic de teneurs. A l’approche de la maturité, les fruits sont sensibles de nouveau. Au stade I, nous avons exploré le rôle des stomates et de la conductance du fruit immature en relation avec la sensibilité à M. laxa. Une centaine de génotypes d'une descendance interspécifique de pêchers appelée BC2 a été caractérisée par une infection au laboratoire, un suivi de pertes transpiratoires des fruits et une estimation de la densité de stomates (uniquement pour les nectarines). Des symptômes inattendus (une ‘tache claire’ qui ne progresse pas) ont été observés. La conductance cuticulaire était significativement liée à la probabilité d'infection, mais le nombre de stomates n’a montré aucun effet sur la probabilité d'infection. Des QTL contrôlant la résistance des fruits à la moniliose, à la conductance cuticulaire et au nombre de stomates ont été identifiés et des co-localisations observées.A maturité, le contrôle génétique de la résistance à la moniliose et des composés biochimiques de l'épiderme des fruits a été étudié. Pendant trois ans, les fruits de la BC2 ont été infectés avec une suspension de spores de champignon selon deux modalités. La BC2 a affiché une forte variabilité de résistance à la moniliose. Malgré une faible stabilité entre les années, des génotypes à haut niveau de résistance ont été identifiés. De plus en 2015, nous avons exploré la variation des composés de l'épiderme des fruits au sein de la BC2. Les composés phénoliques, les terpènes et dérivés ont été quantifiés par HPLC. La relation entre la résistance à la moniliose et la présence et / ou les niveaux de certains composés de l'épiderme et le contrôle génétique de ces composés ont été étudiés.La moniliose des fruits de pêche est un problème complexe qui est encore loin d'être résolu. Des progrès ont été accomplis dans la connaissance des caractéristiques structurales et biochimiques impliquées dans la résistance et des régions du génome qui pourraient conférer une certaine tolérance à la maladie ont été détectées. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour développer des marqueurs moléculaires pour la sélection assistée par marqueurs. Les résultats obtenus suggèrent que des solutions pour l'avenir résident dans l’association de cultivars tolérants _ moins sensibles aux micro-fissures et à haute teneur en composés épidermiques potentiellement inhibiteurs du développement du champignon _ avec des pratiques culturales réduisant les risques de fissuration des fruits et d'apparition de conditions climatiques favorables à la propagation de la moniliose.

Brown rot (BR) in peach fruit caused by the fungus Monilinia spp. is a common disease that can provoke as much as 30 to 40% losses of crop. Currently, all cultivated peaches are more or less sensitive to BR. No other alternative than chemical treatment is available, hence fungicide applications are required until pre-harvest. Such applications are damaging the environment and may let residues in fruits. A review of literature was accomplished to compile the knowledge scattered in the literature from many years. The aim of this study is to investigate the factors of resistance of the fruit to M. laxa at different stages of fruit growth and their genetic control by studying contrasted genotypes and an interspecific peach progeny. The first focus was made on few cultivars to study the evolution of sensibility of fruits to M. laxa during their development in relation with structural and biochemical characteristics of the fruit, e.g. cuticular conductance, micro-cracks and fruit surface compounds. Some compounds were detected for the first time on peach fruit. The results confirmed that during the stage I immature fruits are susceptible to BR. Fruit cuticular conductance was high probably due to high density of stomata and thin cuticule in formation. In contrary, at pit hardening stage fruits were resistant, cuticular conductance was low and the levels of surface compounds exhibit a peak. When maturity approaches, fruit become susceptible again. With rapid development of the fruit during this stage, the surface compounds were diluted and micro-cracks often appear which resulted in high cuticular conductance. At stage I we explored the different physical characteristics of the immature fruit in relation with susceptibility to M. laxa. A hundred of individuals of an interspecific peach progeny called BC2 were characterized through laboratory infection, monitoring of fruit transpiratory losses and estimating stomata density (only for nectarines). Unexpected symptoms (not progressing ‘clear spot’) were observed. The cuticular conductance was significantly linked to the likelihood of infection, but the stomata number had no effect on the likelihood of infection. QTL controlling fruit resistance to BR, cuticular conductance and stomata number have been identified and some co-locations observed. At maturity stage we investigated the genetic control of BR resistance together with biochemical compounds of fruit epidermis. For three years, mature fruits from the BC2 progeny were infected with two modalities of infection: spray until runoff in the orchard to measure infection probability and drop in the laboratory conditions in order to observe the characters of beginning, progression and speed of infection. The BC2 progeny displayed high variability for BR resistance. Despite low stability between years, genotypes with high level of resistance were identified. In addition in 2015, we explored the variation in epidermis compounds of fruit within the BC2 progeny. Phenolic compounds, terpenoids and derivatives were quantified by HPLC. The relationship between BR resistance and presence and/or levels of certain epidermis compounds and the genetic control of these compounds were investigated. BR of peach fruit is a complex problem which is still far from resolved. Progress has been made in the knowledge of structural and biochemical characteristics involved in BR resistance and regions of the genome that could confer certain disease tolerance have been detected. Further work is needed to develop molecular markers for marker assisted selection. The results obtained suggest that solutions for the future lie in associations of tolerant cultivars _ less susceptible to micro-cracks and with high content of epidermis compounds potential inhibitor of the fungus development _ with cultural practices reducing both risks of fruit cracking and occurrence of micro-climatic conditions favorable to BR spread and sporulation.