Le pathosystème Lin (Linum usitatissimum) - Fusarium oxysporum : Impact du champignon et d'un agent de biocontrôle sur des réponses moléculaires de la plante et le développement de la fusariose

Flax (Linum usatissimum) - Fusarium oxysporum pathosystem : Impact of the pathogen and a biocontrol agent on plant molecular responses and Fusarium wilt development

• Auteur / Autrice : Aline Planchon
• Direction : Richard Gattin, Jean-Claude Mollet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 18/12/2018
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....) - UniLaSalle (Beauvais - Rouen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Transformations et Agro-Ressources (Beauvais ; 2016-...)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Chevalier-Laurency
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Chevalier-Laurency, Agnès Rolland-Sabaté, Jean-Paul Trouvé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Baley, Céline Faugeron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes

Paroi cellulaire végétale

Plantes -- Moyens de défense

Bacillus subtilis

Fusarioses

Lin

Mots clés libres

Linum usitatissimum (lin)

Plant Growth Promoting Rhizobacteria

Bacillus subtilis

Paroi cellulaire

Gènes de défense

Stimulateur des défenses des plantes (SDP)

Linum usitatissimum (flax)

Plant Growth Promoting Rhizobacteria

Bacillus subtilis

Cell wall

Defense genes

Plant defense stimulator

Résumé

Le lin, principale plante à fibres cultivée en France possède un intérêt industriel pour la qualité de ses fibres. Les cultures de lin sont régulièrement attaquées par un champignon tellurique, Fusarium oxysporum f. sp. lini (Fol), responsable des plus grandes pertes dans les cultures de lin. Les PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) sont des bactéries réputées pour leurs capacités à améliorer la croissance et le développement des plantes, mais également pour leur pouvoir compétiteur au sein de la rhizosphère et leur aptitude à induire une réponse immunitaire chez les plantes. Parallèlement, l’utilisation de SDP (Stimulateur des Défenses des Plantes), molécules capables d’éliciter les mécanismes de défenses des plantes est une autre alternative pour limiter l’utilisation des pesticides. Dans le cadre de ce projet mené sur deux variétés de lin, Aramis et Mélina, il a pu être montré que Fol induisait un remodelage de la paroi au niveau des racines et des tiges, impliquant les hémicelluloses et les pectines, seulement deux jours après inoculation avec le champignon. L’utilisation de la souche ATCC 6633 de Bacillus subtilis comme agent de biocontrôle a permis de réduire de façon significative l’apparition des symptômes de la fusariose. Il a également été montré qu’en plus d’avoir un effet fongicide sur Fol, cette bactérie est capable d’induire l’expression de deux gènes de défense (Pathogenesis-Related) codant pour une β-(1,3)-glucanase (PR-2) et codant pour une chitinase-like (CTL-10), de gènes impliqués dans la voie des phénylpropanoïdes (PHENYLALANINE AMONIA LYASES, PAL-3 et PAL-4) et dans le remodelage pariétal (PECTIN METHYLESTERASE-3, PME-3) au niveau racinaire. Des analyses biochimiques ont également permis de montrer que B. subtilis provoque des modifications se traduisant par un renforcement pariétal au niveau des tiges chez les deux variétés. Enfin, l’association de la PGPR avec une molécule élicitrice (pregnénolone sulfate) a eu un effet synergique sur l’expression de gènes de défense.

In France, flax (Linum usitatissumum) is a principal fibers crop. Fusarium oxysporum f sp lini (Fol), a soil-borne fungus, is responsible for the major losses in crop yield. PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) are known for their abilities to promote plant growth and health. These bacteria are also good competitors in the rhizosphere and can induce a plant defense response. The use of compounds able to elicit plant defense mechanisms is also an alternative to limit the use of pesticides. In this project, it has been shown that F. oxysporum f. sp. lini induces only two days after inoculation cell wall remodeling in the root and the stem involving hemicelluloses and pectins on two flax varieties, Aramis and Mélina, . The use of the Bacillus subtilis strain ATCC 6633 as biocontrol agent significantly reduced fusarium wilt appearance. In addition to its antifungal effect against Fol, this bacteria is able to induce the expression of two Pathogenesis-Related genes coding for a β-(1,3)-glucanase (PR-2) and a chitinase-like (CTL-10), genes involved in the phenylpropanoid pathway (PHENYLALANINE AMONIA LYASES, PAL-3 and PAL-4) and also in cell wall remodeling (PECTIN METHYLESTERASE-3, PME-3) in the root. Biochemical analyses show that B. subtilis causes modifications resulting in cell wall reinforcement in the stem in both varieties. Finally, the association of B. subtilis with an elicitor (pregnenolone sulfate) had a synergistic effect on the expression of defense-related genes.