Etude des mécanismes de résistance de la plante modèle Medicago truncatula vis-à-vis de deux agents pathogènes majeurs des légumineuses cultivées : Phoma medicaginis et Aphanomyces euteiches

par Naceur Djebali

Thèse de doctorat en Biosciences végétales

Sous la direction de Christophe Jacquet et de Mohamed Elarbi Aouani.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 en cotutelle avec Faculté des sciences de Tunis .

mots clés

• Medicago truncatula
• Phoma medicaginis
• Aphanomyces Euteiches
• Ros
• Composés phénoliques
• Péricycle
• Qtl
• Résistance partielle
• Medicago -- Résistance aux maladies
• Champignons pathogènes
• Phoma
• Plantes -- Génie génétique

Résumé

Afin de mieux comprendre les mécanismes de résistance aux microorganismes fongiques chez les légumineuses, deux pathosystèmes ont été développés avec la légumineuse modèle Medicago truncatula (Mt) d'une part, Phoma medicaginis (Pm), responsable de la maladie de la tige noire de la luzerne et Aphanomyces euteiches (Ae), agent de pourriture racinaire du pois, d'autre part. Après avoir récolté et identifié plusieurs isolats fongiques répartis sur le territoire tunisien, une souche de Pm retenue pour son agressivité, a été inoculée à deux lignées de Mt, sélectionnées pour leurs réponses différentielles à Pm. L'étude de la présence et de la régulation d'H2O2 au cours de l'infection dans ces deux lignées a révélé i) une accumulation plus rapide et plus forte de ce composé dans les cellules épidermiques de DZA45. 5 (lignée peu sensible à Pm), ii) une activité basale de peroxydase trois fois plus élevée dans cette même lignée que dans la lignée F83005. 5 (très sensible). Ces résultats indiquent donc un rôle potentiel des espèces actives de l'oxygène dans le contrôle du développement de Pm chez DZA45. 5. Dans le pathosystème Mt -Ae, F83005. 5 (sensible) et A17 (partiellement résistante) ont été sélectionnées pour effectuer des analyses cytologiques et génétiques. L'observation de coupes racinaires a montré que la résistance partielle d'A17 est associée à une protection du cylindre central contre l'invasion du parasite. Cette protection est assurée par des divisions des cellules du péricycle, une accumulation de lignine sur les parois de ces mêmes cellules et une induction de la synthèse de composés phénoliques dans les racines d'A17. L'analyse du déterminisme génétique de la résistance à Ae en utilisant la population de RILs (A17 x F83005. 5) a permis d'identifier un QTL majeur (Ae1) en haut du chromosome 3. Son rôle clé dans la résistance conférée à A17 a été formellement établi à l'aide de lignées quasi isogéniques ne différant que dans la région d'Ae1. Des analyses de cartographie fine du QTL ont permis de réduire ce dernier à une région physique du génome d'une taille de 95Kb. . .

Titre traduit

Resistance mechanisms of the model plant Medicago truncatula to two major legume pathogens : Phoma medicaginis and Aphanomyces euteiches

Résumé

To gain insights into resistance mechanisms in legumes against fungal-like microorganisms, two pathosystems were developed with the model legume Medicago truncatula (Mt) on one side, P. Medicaginis (Pm), responsible for black stem alfalfa disease and A. Euteiches (Ae), the causal agent of pea root rot disease, on the other side. Several fungal isolates were collected across Tunisia and thereafter identified. One Pm isolate, selected for its high aggressiveness, was inoculated on two Mt lines that displayed contrasted responses to Pm. Analysis of H2O2 accumulation and regulation in these two lines showed that this compound is more rapidly and strongly produced in DZA45. 5 epidermal cells. This line has also a more elevated basal peroxidase activity than F83005. 5 (the most susceptible line). These results indicated that reactive oxygen species might play a role in DZA45. 5 to control the disease extent. In the Mt-Ae pathosystem, A17 (partially resistant) and F83005. 5 (susceptible) were selected for further cytological and genetic analyses. Microscopy analyses of root sections revealed that A17 partial resistance to Ae was linked to the protection of the central cylinder. Pericycle cell divisions, lignin deposition around the pericycle and accumulation of soluble phenolic compounds were found to be involved in A17 stele protection. Genetic analyses of resistance were performed with the RIL population (A17 x F83005. 5) and identify one major QTL, named Ae1, on the top of chromosome 3. . .