Implication de la voie oxydative du glucose et de l'induction de résistance systémique dans l'antagonisme de Pseudomonas fluorescens Pf29A vis à vis de Gaeumannomyces graminis var. Triciti, l'agent du piétin-échaudage du blé

par Laurie Delalande

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Alain Sarniguet.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Pseudomonas fluorescens Pf29A réduit l'impact du piétin-échaudage, maladie tellurique du blé causée par le champignon Gaeumannomyces graminis var. Tritici (Ggt). Nous avons recherché les modes d'action de la souche Pf29A impliqués dans l'antagonisme. Une antibiose a été révélée in vitro sur le milieu GCY. Le glucose et le galactose entraînaient une forte activité antifongique alors qu'aucune antibiose n'était observée en présence de saccharose ou de fructose. Les sources de carbone responsables de l'activité antagoniste entraînaient également une acidification du milieu (pH 4). Ce pH était responsable de l'antagonisme in vitro car il affectait la croissance fongique. Trois mutants d'antibiose, NA2, NA3, NA4, ont perdu leur capacité d'inhibition. Le gène muté a été caractérisé par la technique de PCR-inverse. Le mutant NA3 est affecté dans le gène gcd codant l'enzyme glucose-déshydrogénase (GDH). La GDH est une enzyme de la voie oxydative qui permet la conversion du glucose en gluconate entraînant l'acidification du milieu. Les séquences d'acides aminés déduites pour les mutants NA2 et NA4 montrent de fortes homologies avec des protéines impliquées dans la biosynthèse de la pyrroloquinoline quinone (PQQ). PQQ est le cofacteur essentiel à l'activité de la GDH. L'implication de la voie oxydative et du pH dans l'antagonisme in vitro a été suggéré par l'incapacité de ces mutants à acidifier le milieu. Des expériences complémentaires ont été effectuées pour évaluer la capacité antagoniste par les mutants in vivo. Le mutant NA3 entraîne que moindre capacité à réduire le piétin-échaudage. La résistance systémique induite (ISR) par la souche Pf29A a été recherchée sur deux génotypes de blé, Talent et L193. Une ISR a été mise en évidence chez la lignée L193 contre le Ggt distant de la souche bactérienne grâce à un test de séparation de racines. Aucune ISR n'a été observée sur les feuilles inoculées par Blumeria graminis, l'agent du mildiou. L'ISR joue un rôle dans la diminution du piétin-échaudage. Deux modes d'action sont impliqués dans l'antibiose de Pf29A. Ces résultats démontrent le rôle de la voie oxydative et ils indiquent que l'acide gluconique et le pH peuvent avoir une action directe dans l'activité antagoniste de la souche Pf29A in situ. Ce travail établit pour la première fois l'existence d'ISR chez les Monocotylédones.


  • Résumé

    In soil, Pseudomonas fluorescens Pf29A reduces the severity of take-all, a wheat root disease caused by the fingus Gaeumannomyces graminis var. Tritici (Ggt). We investigated the modes of action of Pf29A involved in biocontrol. An in vitro antagonistic activity was revealed on GCY medium. Antagonistic activity was influenced by nutritional conditions. Glucose and galactose enhanced the antifungal activity whereas no antibiosis was shown with sucrose or fructose. The high concentration of carbon sources that enhanced antibiosis also lead to a medium acidification (pH 4). This low pH was directly involved in Pf29A antagonism because it affected fungal growth. Three mutants, NA2, NA3, NA4, lose their ability to inhibit fungal growth on GCY. The mutated gene was characterised by inverse-PCR techniques. For NA3, gcd encoding glucose dehydrogenase (GDH) is affected. GDH initiates a direct oxidation of glucose to gluconate by the periplasmic oxidative pathway which leads to a medium acidification. The deduced amino acids sequences of NA2 and NA4 share regions highly homologous with proteins involved in the biosynthesis of pyrroloquinoline quinone (PQQ). PQQ is the cofactor required for GDH activity. The involvement of the direct oxidative pathways and of pH in in vitro biocontrol was suggested by the failure of these mutants to acidify the medium. Additional experiments were conducted in vivo to evaluate the biocontrol activity of the mutant inoculated in soil or in a gnotobiotic system. Mutant NA3 showed a reduced capacity to suppress take-all compared with the parental strain. Systemic resistance (ISR) induced by a root colonisation of Pf29A has been investigated on two wheat genotypes, L193 and Talent. Pf29A applied to roots could induce resistance in L193 against spatially distant Ggt in a split-root system. No induce resistance in leaves inoculated by B. Graminis, the powdery mildew agent, have been shown. ISR takes part in the suppression of take-all by Pf29A. This study reveals two modes of action involved in Pf29A antibiosis toward Ggt. The results demonstrate the role of the oxidative pathway in biocontrol and they indicate that gluconate acid and pH could have a direct effect in suppression of take-all by Pf29A in situ. This work establishes for the first time the existence of ISR in Monocotyledons.

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Informations

  • Détails : 213 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.175-186.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)90
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