Etude des mécanismes génomiques de la spécialisation à l'hôte chez des champignons pathogènes

par Marine Duhamel

Projet de thèse en Biologie

Sous la direction de Tatiana Giraud et de Jean-louis Robert.

Thèses en préparation à Paris Saclay en cotutelle avec l'Université de la Ruhr , dans le cadre de École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème (2015-.... ; Orsay, Essonne) , en partenariat avec ESE Écologie, Systématique et Évolution (laboratoire) , Génétique et Ecologie Evolutives (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Les mécanismes responsables de l'adaptation des espèces et de la formation de nouvelles espèces sont encore mal connus. Les champignons pathogènes de plantes sont souvent hautement spécialisés sur une seule plante hôte, mais les nouvelles espèces se forment souvent par des changements d'hôte et une spécialisation sur de nouvelles plantes hôtes. Ces mécanismes sont à l'origine de maladies fongiques émergentes, ayant des impacts écologiques et économiques majeurs. Les champignons pathogènes représentent donc des modèles utiles et importants pour l'étude des mécanismes d'adaptation. Pour étudier ces questions, les génomes de 20 espèces de champignons castrateurs de plantes du genre Microbotryum, spécialisés sur des hôtes différents, seront comparés. Les assemblages de très haute qualité disponibles permettront de caractériser les changements de contenus en gènes entre les espèces, d'identifier les gènes qui évoluent rapidement et sous sélection forte entre espèces, ainsi que l'importance des réarrangements chromosomiques et des éléments transposables. Les gènes candidats identifiés seront validés pour leur rôle dans l'adaptation à l'hôte en utilisant des données disponibles d'expression de gènes et de génomes d'hybrides. Ces analyses contribueront à l'amélioration des connaissances sur les principaux mécanismes impliqués dans l'adaptation, la divergence adaptative, et les changements d'hôtes des champignons pathogènes, comme modèle plus général de divergence adaptative.

  • Titre traduit

    Study of genomic mechanisms underlying host specialization in fungal plant pathogens


  • Résumé

    The genomic and evolutionary mechanisms underlying adaptation and species divergence are still poorly understood. Fungal plant pathogens are often highly specialized on a given host but new species are formed by host shifts and subsequent specialization onto a new host. Host shifts are responsible for many emerging devastating diseases in crops and in natural ecosystems. Fungal plant pathogens are thus excellent models for studying these questions, with fundamental and applied importance. For addressing the questions of the genomic mechanisms of adaptation and host specialization, a unique dataset of 20 genomes of closely related species of anther-smut fungi (Microbotryum spp.), highly specific of different host plants, will be analysed. The chromosome-length genome assemblies will allow investigating the roles of gene gains, gene losses, chromosomal rearrangements, positive selection and transposable elements in host specialization, as well as identifying the genomic regions and functions involved. Gene expression data are also available in planta and in vitro, and differential expression analyses will allow validating candidate genes. Genomes sequences of hybrids passaged on parental hosts will also contributing in validating the role or particular genomic regions in host specificity. This study will thus provide unique insights on the processes of adaptive divergence, species formation, and emerging diseases.