Caractérisation génétique, moléculaire et physiologique du locus Or7 de résistance à Orobanche cumana chez le tournesol

Genetic, molecular and physiological characterization of Or7 locus, a sunflower resistance locus to Orobanche cumana

• Auteur / Autrice : Pauline Duriez
• Direction : Stéphane Muños, Nicolas Langlade
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du vivant
• Date : Soutenance le 22/02/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des interactions plantes micro-organismes / LIPM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tournesol

Plantes -- Génétique moléculaire

Orobanches

Mots clés libres

Génétique moléculaire

Tournesol

Orobanche

Plantes parasites

Gène de résistance

Résistance durable

Molecular genetics

Sunflower

Broomrape

Parasitic plants

Resistance gene

Sustainable resistance

Résumé

Orobanche cumana est une plante parasite obligatoire qui infecte spécifiquement le tournesol, entrainant des pertes de rendement. En combinant des études génétiques et génomiques dans une approche de clonage positionnel, le gène de résistance à l'orobanche du tournesol HaOr7 a été cartographié dans une région de 55 kb du chromosome 7, contenant un gène unique. Le gène HaOr7 code pour un récepteur membranaire de type LRR kinase, montrant de l'homologie avec le gène Xa21 qui confère la résistance à la bactérie Xanthomonas oryzae pv. Oryzae chez le riz. Toutes les lignées résistantes comportaient un allèle du gène codant pour la protéine HAOR7 complète tandis que les allèles du gène de toutes les lignées sensibles codaient pour une protéine tronquée, sans le domaine kinase, ni le domaine transmembranaire. Nous avons montré que HaOr7 confère une résistance en empêchant O. cumana de se connecter au système vasculaire des racines de tournesol, dans une relation gène-pour-gène. Nos résultats illustrent que les plantes utilisent des mécanismes de résistance contre les plantes parasites similaires à ceux qu'elles utilisent pour lutter contre les microorganismes pathogènes. HaOr7 est le premier gène de résistance à O. cumana à avoir été caractérisé chez le tournesol, ouvrant de nouvelles voies pour une résistance plus durable à O. cumana et aux plantes parasites.

Orobanche cumana (sunflower broomrape) is an obligate parasitic plant that specifically infects sunflower roots, causing yield losses. By combining genomics and genetics in a map-based cloning strategy, we located the HaOr7 resistance gene to O. cumana in a 55 kb genomic region on chromosome 7 containing a single gene. The HaOr7 gene encodes a receptor-like LRR kinase protein sharing similarity with Xa21 in rice, conferring resistance to the bacteria Xanthomonas oryzae pv. oryzae. The complete HAOR7 protein was found in all resistant lines, while susceptible lines all encoded a truncated protein lacking the transmembrane and the kinase domains. We showed that HaOr7 confers resistance by preventing the connection of O. cumana to the vascular system of the sunflower roots in a gene-for-gene relationship. Our results illustrate how plants can use similar mechanisms for the resistance to parasitic plants as the ones for resistance to microorganisms. HaOr7 is the first resistance gene to O. cumana to be cloned in sunflower, opening new avenues for a more sustainable resistance to sunflower broomrape and to parasitic plants in crops.