Caracterization of oxylipin signaling in the chemical interaction between the endophyte Paraconiothyrium variabile and the phytopathogen Fusarium oxysporum

par Margot Barenstrauch

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Soizic Prado et de Caroline Kunz.

  • Titre traduit

    Caractérisation de la signalisation par les oxylipines dans la communication chimique entre l'endophyte Paraconiothyrium variabile et la phytopathogène Fusarium oxysporum


  • Résumé

    Les champignons endophytes sont des microorganismes non-pathogènes impliqués dans des associations mutualistes avec les plantes. Les endophytes foliaires, en particulier, représentent un groupe très divers, mais leurs interactions avec la plante hôte et ses micro-organismes associés sont peu connues. Des travaux préliminaires initiés par notre équipe, explorant la diversité microbienne foliaire du conifère Cephalotaxus harringtonia, ont permis d’isoler la souche fongique Paraconiothyrium variabile (Ascomycota), un antagoniste du phytopathogène Fusarium oxysporum. Au cours de leur interaction, on détecte des quantités moindres de beauvéricine, une mycotoxine synthétisée par F. oxysporum. En parallèle, on observe une augmentation de la synthèse de deux oxylipines, l’acide 13-hydroperoxyoctadécadiénoïque (13-HPODE) et l’acide 13-oxo-octadécadiénoïque (13-oxo-ODE), dans la zone de confrontation. L'objectif de ce travail était de comprendre les mécanismes conduisant à la diminution de la beauvéricine au cours de l'interaction et d'explorer le rôle des oxylipines dans la régulation de cette dernière. Dans mon travail de thèse, je montre la présence de deux gènes lox chez P. variabile (pvlox1 et pvlox2) codant tous deux pour des manganèse lipoxygénases, potentiellement à l'origine des acides 13-HPODE et 13-oxo-ODE. Pvlox2 est spécifiquement induit pendant l'interaction, et ces résultats sont corroborés par une synthèse accrue de 13-HPODE chez P. variabile. Par ailleurs, l'interaction avec l’endophyte, ainsi que l'ajout de l’oxylipine 13-HPODE, régulent positivement la voie de biosynthèse de la beauvéricine, comme l’indiquent les teneurs plus élevées en mycotoxines observées chez F. oxysporum. Enfin, nous avons montré que la beauvéricine inhibait la croissance de l’endophyte, mais que ce dernier était capable de dégrader la mycotoxine, expliquant ainsi les faibles quantités de beauvericine observées initialement dans la zone de compétition. Ce travail contribue à la compréhension du rôle des oxylipines dans la communication inter-microbienne.


  • Résumé

    Endophytic fungi are non-pathogenic microorganisms involved in mutualistic associations with their host. Foliar endophytes, in particular, represent a very diverse group but little is known about their interactions with the host and its associated micro-organisms. In preliminary work, exploring the leaf microbial diversity of the conifer Cephalotaxus harringtonia, our team isolated the fungal strain Paraconiothyrium variabile (Ascomycota), an antagonist of the phytopathogen Fusarium oxysporum. During their interaction, decreased amounts of the F. oxysporum mycotoxin beauvericin, and higher amounts of the two oxylipins, 13-hydroperoxyoctadecadienoic acid (13-HPODE) and 13-oxo-octadecadienoic acid (13-oxo-ODE), were observed in the confrontation zone. The objective of the present work was to understand the mechanisms leading to beauvericin decrease during the interaction and to explore the role of oxylipins in beauvericin regulation. In my thesis work I show the presence of two lox genes in P. variabile (pvlox1 and pvlox2) coding both for manganese lipoxygenases, potentially at the origin of 13-HPODE and 13-oxo-ODE. Pvlox2 is specifically induced during the interaction, which lead to an increased synthesis of 13-HPODE in P. variabile. The endophyte itself, as well as the oxylipin 13-HPODE, up-regulated the beauvericin biosynthesis gene beas, which was paralleled by higher mycotoxin content in the mycelium of F. oxysporum. Finally, we showed that beauvericin inhibited the endophyte’s growth, but the latter was capable to degrade the mycotoxin, which explains the lower amounts of beauvericin found in the competition zone. This work presents pioneer undertaking to elucidate the role of oxylipins in inter-microbial crosstalk.