Distribution et polymorphisme des "mating types", variabilité du pouvoir pathogène et résistance aux strobilurines au sein d'une population française de Mycosphaerella Graminicola, agent de la septoriose du blé

par Ali Siah

Thèse de doctorat en Ingénierie des fonctions biologiques

Sous la direction de Patrice Halama et de Philippe Reignault.

Soutenue en 2009

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

mots clés

• Mycosphaerella Graminicola
• Mating Types
• Endo-1,4-Beta-Xylanase
• Résistance aux strobilurines
• Relations plante-microorganisme pathogène
• Blé -- Agents pathogènes
• Genre (biologie)

Résumé

Mycosphaerella graminicola (anamorphe: Septoria tritici) constitue aujourd’hui l’agent pathogène le plus fréquent et le plus dévastateur sur les cultures de blé. Cinq cent dix souches de ce parasite ont été isolées à partir de 16 localités géographiques réparties sur les plus grandes régions productrices de blé en France. Le mating-type de chaque souche a été déterminé par "PCR multiplex". La distribution équilibrée des deux matingtypes suggère une fréquence élevée de la reproduction sexuée au sein de la population française du pathogène. Une analyse du polymorphisme moléculaire par PCR-RFLP-SSCP et séquençage a révélé une grande conservation des idiomorphes des mating-types chez M. Graminicola ainsi qu'un niveau de polymorphisme plus important pour l’idiomorphe mat1-2 comparativement à l’idiomorphe mat 1-1. Un criblage conduit pour 42 souches a mis en évidence une variabilité importante du pouvoir pathogène. Une étude cytologique et enzymatique menée in planta a démontré que le pouvoir pathogène chez M. Graminicola n’est expliqué ni par le taux de germination des spores, ni par la croissance sur la surface foliaire et ni par la fréquence des pénétrations directes ou stomatiques de l’hôte, mais par sa capacité à coloniser le mésophylle et à produire l’enzyme de dégradation des parois cellulaires l’endo-1,4-ß-xylanase durant la phase nécrotrophe. Une caractérisation complémentaire réalisée pour 82 souches a confirmé l’implantation de la résistance aux strobilurines au sein de la population française du champignon et a montré la présence d’un gradient nord-sud pour la distribution de la résistance. Cette dernière étude a permis la validation de quatre méthodes d’évaluation de la résistance de M. Graminicola aux strobilurines.

Titre traduit

Distribution and polymorphism of mating type loci, variability of pathogenicity and resistance to strobilurins in a French population of Mycosphaerella graminicola, the causal agent of Septoria tritici blotch of wheat

Résumé

Mycosphaerella graminicola (anamorph : Septoria tritici) is today the most frequently occuring and the most economically damaging pathogen on wheat crops. Five hundred and ten strains of this fungus were isolated from 16 geographical locations covering most of the wheat producing areas in France. The mating type of each strain was determined by multiplex PCR. The equal distribution of the two mating types suggests regular cycles of sexual recombination within French population of the pathogen. A sequence polymorphism analysis using both PCR-RFLP-SSCP and sequencing revealed high conservation of the two mating type idiomorphs in M. Graminicola, with a more important level of polymorphism in the mat1-2 idiomorph compared to the mat 1-1 idiomorh. A sreening of 42 strains by disease level assessment showed a great variability in pathogenicity among strains. Cytological and enzymatic assays conducted in planta highlighted that M. Graminicola pathogenicity is not correlated to either rate of spore germination, mycelial growth on leaf surface or frequency of host leaf penetration, but linked to its ability to colonize the mesophyll and to produce the cell wall degrading enzyme endo-1,4-ß-xylanase during necrotrophic phase. Further investigations performed with 82 strains confirmed the widespread occurence of resistance to strobilurin fungicides within this French population of M. Graminicola and showed the presence of north-south gradient of the resistance distribution. This later study allowed the validation of four in vitro methods assessing M. Graminicola resistance to strobilurins.