Adaptation and spatial structure of wheat yellow rust in Mediterranean area ( Puccinia striiformis f. Sp. Tritici)

Adaptation et structuration spatiale des populations méditerranéennes de rouille jaune du blé (Puccinia striiformis f. Sp. Tritici)

• Auteur / Autrice : Bochra Amina Bahri
• Direction : Jérôme Enjalbert, Claude de Vallavieille-Pope
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Sciences du végétal
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amélioration génétique

Variabilité génétique

Mots clés libres

Migration

Gène de résistance

Coût de virulence

Pathotypes

Résumé

En France, la population de rouille jaune du blé P. Striiformis f. Sp. Tritici (PST) est structurée en deux sous-populations : une population Nord qui provoque des épidémies tous les 3-4 ans, évolue rapidement et présente des pathotypes dotés de nombreuses virulences, et une population Sud plus sporadique et dominée par un pathotype simple (6E16-Av9). Malgré la sensibilité des variétés de blé du Sud de la France aux races du Nord et le potentiel migratoire de PST, cette structuration de la population se maintient. Pour expliquer cette structuration, nous avons testé si (i) les pathotypes du Nord subissent une diminution d’agressivité du fait du nombre élevé de virulences qu’ils portent, (ii) le pathotype 6E16-Av9 présente une adaptation aux conditions méditerranéennes. Parallèlement, nous nous sommes intéressés à décrire le lien entre cette population du Sud de la France et le reste de la zone méditerranéenne. Les tests de compétition de pathotypes ne différant que par une virulence ont révélé l’existence d’une moindre fitness chez les pathotypes porteurs d’une avirulence inutile. Néanmoins, pour trois cas sur huit, une plus forte agressivité des virulents est observée, nuançant ainsi l’importance de l’effet d’un coût des virulences sur la structuration observée. Des expériences de compétition au champ ont parallèlement confirmé la meilleure adaptation du pathotype 6E16-Av9 à hautes températures (thèse M. Mboup, 2008). L’étude génétique de PST autour du Bassin Méditerranéen (AFLP et SSR) confirme l’appartenance de la population du Sud à une population Ouest Méditerranéenne et illustre l’importance des migrations de spores du Maghreb vers le Sud de l’Europe. L’identification au Maghreb du gène de résistance Yr8 dans les principales variétés de blé cultivées explique l’importance de la virulence correspondante v8 dans les populations méditerranéennes, et l’avirulence des pathotypes du Nord (Av8) sur variétés du Sud. L’étude d’un échantillonnage de PST sur le reste du Bassin Méditerranéen révèle la proximité génétique de la population de l’Ouest avec celle du Moyen Orient, dont elle est probablement issue par migration. Ces analyses montrent aussi une diversité supérieure des populations de PST encore plus à l’Est, au Pakistan, où la diversité des conditions environnementales biotiques et abiotiques contribuent à l’existence et la différentiation de populations contrastées de PST. Les relations phylogénétiques entre les différentes populations échantillonnées et le gradient de diversité Ouest-Est observé apportent des indications sur l’origine et la diversification des populations de rouille jaune sur le contient eurasien.

The wheat yellow rust is structured in two sub-populations in France : a North population responsible for recurrent epidemics (every 3-4 years) due to pathotypes with complex virulence patterns, and a South population, sporadic and dominated by one simple pathotype (6E16-Av9). Despite the high susceptibility of southern France cultivars to the Northern pathotypes and the presence of spore exchanges between the two areas, this spatial structure is steady over time. In order to explain this structure, we tested if (i) the Northern pathotypes present a fitness penalty due to the unnecessary virulence genes carried; (ii) the southern population has a fitness advantage under Mediterranean conditions. In addition we studied the genetic relationship of the South France PST population with populations from the Mediterranean area. Competition tests between pathotypes differing by one virulence revealed a higher fitness of avirulent isolates. However, for three pairs over eight, an higher aggressiveness was observed for virulent isolates, limiting the impact of the virulence cost in the observed PST structure. Field competitions confirmed the best fitness of 6E16-Av9 pathotype at high temperatures (Mboup PHD, 2008). The genetic study of PST in Mediterranean area (AFLP and SSR) confirmed the belonging of South isolates to a Mediterranean population and highlined the importance of spore migration from North Africa to southern Europe. The identification of the resistance gene Yr8 in the prevalent wheat cultivars in North Africa explains the high frequency of the corresponding virulence v8 in the Mediterranean area, as well as the incapacity of northern pathotypes (Av9) to develop in that area. A complementary sampling revealed the genetic proximity of Mediterranean population with Middle East population, from which it probably originated. An even greatest genetic diversity is depicted, in Pakistan, where probably biotic and abiotic environmental diversities contribute to the existence and the differentiation of contrasted populations. Phylogenetic relations between the populations studied bring some indications on the origin and diversification of PST in the Eurasian continent.