Adaptation des Burkholderia à différents types d'interactions avec le riz: approches génomique et transcriptomique

par Adrian Wallner

Projet de thèse en Mécanismes des Interactions parasitaires pathogènes et symbiotiques

Sous la direction de Gilles Bena.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec IPME - Interactions Plantes Microorganismes Environnement (laboratoire) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    Les objectifs de cette thèse sont de décrire les frontières entre le mutualisme et la pathogénicité dans les interactions Burkholderia-riz: Quels déterminants génomiques et modèles d'expression sont partagés par les espèces de Burkholderia rhizosphèriques, celles endophytes et celles pathogènes du riz et inversement ce qui les différencient? Il y a débat en écologie microbienne sur la question de savoir si l'isolement génétique ou l'adaptation écologique maintient des espèces distinctes. Dans ce cadre, le genre Burkholderia est particulièrement bien adapté à cette problématique: la phylogénie des Burkholderia distingue deux grands clades. L'un comprend toutes les bactéries phytopathogènes, tandis que l'autre regroupe la majorité des espèces phytobénéfiques. Cela suggère deux scénarios évolutifs distincts conduisant à une interaction positive ou négative avec les plantes, et laissent des questions concernant le changement possible entre les deux états écologiques dans chaque clade. Les génomes de 75 espèces de Burkholderia sont déjà disponibles. Un ensemble de 50 souches bactériennes représentatives de 25 espèces des deux clades sera sélectionné et étudié par une approche de génomique comparative. L'étudiant(e) en thèse analysera le répertoire génétique de tous ces génomes et identifiera les gènes adaptatifs potentiels en relation avec l'écologie bactérienne et l'interaction avec l'hôte. Sur la base d'une reconstruction phylogénétique utilisant une concaténation de gènes de base de tous les génomes disponibles, il / elle mappera la dynamique d'acquisition ou de perte de gène, mettra en évidence la présence et l'absence de gènes adaptatifs putatifs et recherchera des traces de sélection. Il/elle produira des répertoires génétiques pour les différents types d'interactions qui seront analysés plus en profondeur au niveau transcriptionnel par RT-qPCR ou RNAseq lors d'interactions contrastées. Le rôle d'une dizaine de gènes candidats sera validé fonctionnellement par mutagenèse ciblée (insertion de transposons) et évaluation du phénotype lors de l'interaction avec le riz. Les approches croisées de génomique évolutive, transcriptomique et fonctionnelle permettront d'identifier les gènes/fonctions partagés et spécifiques pour différents types d'interaction , et ainsi décrypter les frontières entre les Burkholderia des clades pathogène et bénéfique.

  • Titre traduit

    Adaptation of Burkholderia to different types of interactions with rice: comparative genomics and transcriptomic approach


  • Résumé

    The objectives of this thesis are to uncover the frontiers between mutualism and pathogenicity in Burkholderia-rice interactions: What genomic determinants and expression patterns are shared by rhizospheric, endophytic and pathogenic strains of Burkholderia that invade rice, and conversely what makes them divergent? There is a strong debate in microbial ecology on whether genetic isolation or ecological adaptation maintains distinct species. In this frame, the Burkholderia genus is particularly well adapted for such a study: the Burkholderia phylogeny distinguishes two large clades. One comprises all phytopathogenic bacteria, whereas the other groups mostly phytobeneficial ones (i.e. endophytic to cereals and nodulating legumes). This suggests two distinct evolutionary scenarios leading to either a positive or a negative interaction with plants, and leaves questions concerning the possible switch between the two ecological states within each clade. The genomes of 75 different Burkholderia species are already available, with one to dozens of representatives per species. A set of 50 bacterial strains representative of 25 species of both clades, will be selected. The PhD student will analyze the gene repertoire of all these genomes, and identify potential adaptive genes in relation to the bacterial ecology and interaction with hosts. Based on a phylogenetic reconstruction using a concatenation of core genes from all genomes available, he/she will map the dynamics of gene acquisition or loss, highlight the presence and absence of putative adaptive genes and search for traces of selection at the sequence level. He/she will produce gene repertoires for the different types of interactions that will be further analysed by RT-qPCR or RNAseq depending on funding. The role of a dozen of new plant-interactive genes will be functionally validated by targeted mutagenesis (transposon insertion) and assessment of their phenotype on the interaction with rice. The results of comparative genomics crossed with transcriptomic data will validate our assumptions of plant host-adaptive genes emerging from genomic data analyses, and decipher the frontiers between the differents types of plant-interacting species.