Pathogénicité de Mycosphaerella graminicola, agent de la septoriose du blé : rôle des enzymes de dégradation des parois cellulaires

par Marie-Noëlle Douaiher

Thèse de doctorat en Sciences biologiques fondamentales et appliquées. Biotechnologies

Sous la direction de Philippe Reignault et de Patrice Halama.

Soutenue en 2006

à Littoral , en partenariat avec Laboratoire de mycologie, phytopathologie, environnement (Calais, Pas-de-Calais) (laboratoire) .

mots clés

• Enzymes de dégradation
• Mycosphaerella graminicola
• Septoriose du blé
• Xylanase
• Bêta-xylosidase
• Analyse en composantes principales
• Paroi cellulaire végétale
• Enzymes
• Mycosphaerella -- Pathogénicité
• Polygalacturonase
• Diagnostic foliaire

Résumé

Afin d'étudier la production des activités enzymatiques de dégradation des parois cellulaires de blé in vitro par Mycosphaerella graminicola, deux souches de référence (323 et 94269) ont été cultivées sur le milieu synthétique S dans lequel le galactose et/ou les parois cellulaires constituent les sources de carbone. Les cinétiques de production ont montré des niveaux d'activités différents entre les deux souches et selon les sources de carbone utilisées. Cinq des sept activités recherchées ont été produites en quantités significatives : xylanase, β-xylosidase, polygalacturonase, cellulase et β-1,3-glucanase. L'analyse en composantes principales (ACP) a permis de mettre en évidence deux groupes d'activités enzymatiques. Le premier comprend les activités cellulase et polygalacturonase et le second les activités xylanase, β-xylosidase et β-1,3-glucanase. L'ACP a également montré que le milieu S complété par le galactose et les parois cellulaires est le milieu optimal qui permet la production du plus large éventail d'enzymes de dégradation de parois cellulaires du blé. Nous avons ensuite étudié la pathogénicité des deux souches de référence et de six autres souches de M. Graminicola. Celle-ci a été mesurée par différents paramètres correspondant à l'expression du symptôme et la production des pycnides sur des feuilles de blé maintenues en survie. La détermination des activités enzymatiques in vitro des huit souches montre des quantités significatives de xylanase, β-xylosidase, cellulase, β-1,3-glucanase et polygalacturonase. Enfin, les tests de corrélation et l'ACP ont montré des corrélations entre les composantes du pouvoir pathogène relatives à l'expression des symptômes, à la production des pycnides et les enzymes à activité xylanasique et pectique produites in vitro par M. Graminicola. Ces deux groupes d'enzymes sont donc a priori des éléments clés déterminants de la pathogénicité de cet agent infectieux du blé.

Titre traduit

Pathogenicity of Mycosphaerella Graminicola, wheat leaf blotch agent : the importance of the cell wall degrading enzymes

Résumé

Two Mycosphaerella graminicola isolates, 323 and 94269, have been shown to produce in vitro a range of cell wall-degrading enzymes that can potentially degrade wheat cell walls. The influence of three carbon sources on the enzymes production was studied : a) 1% galactose (w/v), b) 1% wheat cell walls (w/v) and c) a mixture of 1% galactose (w/v) and 1% wheat cell walls (w/v). The activity levels varied with the type of carbon source used. Time-course experiments showed that different levels of enzyme activities were obtained with isolates 323 and 94269. Five major activities produced by both isolates were detected : xylanase, β-xylosidase, polygalacturonase, cellulase and β-1,3-glucanase. The principal component analysis (PCA) showed them gathered into two groups significantly different. The first group concerned cellulase and polygalacturonase activities and the second one xylanase, β-xylosidase and β-1,3-glucanase activities. The PCA also showed that the optimal medium that permitted the production of most of the major activities contains both galactose and wheat cell walls. In order to investigated correlations between pathogenicity and the in vitro production of cell wall degrading enzymes, six other M. Graminicola isolates were also studied. Pathogenicity was assayed in terms of both lesions and pycnidia productions on wheat leaves. Additionally, the isolates were compared over times for their ability to produce significant levels of cell wall degrading enzymes while grown in the optimal liquid medium. Xylanase, β-xylosidase, β-1,3-glucanase, cellulase and polygalacturonase activities were again significantly produced. Correlation tests and PCA reveal a significant correlation between some of the pathogenicity components of the isolates and their in vitro production of xylanasic and pectic enzymes. We propose that these two groups of cell wall degrading enzymes are therefore good candidates for key pathogenicity determinants in M. Graminicola.