Approche métabolomique pour la compréhension des mécanismes de résistance à Fusarium graminearum et accumulation de trichothécènes chez le maïs

Metabolomic approach to understand resistance mecanisms to Fusarium graminearum and trichothecenes accumulation

• Auteur / Autrice : Lea Gauthier
• Direction : Florence Forget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 11/12/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mycologie et sécurité des aliments (Villenave d'Ornon)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Rolin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Annick Moing, Peter Rogowsky
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Heitz, Matias Pasquali
• DOI : 10.70675/3cec2914z02bfz4bf3z8033z5c38b28f88f0

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fusarium

Lutte contre

Fusarioses

Maïs

Cultures

Trichothécènes

Mots clés libres

Fusarium graminearum

1H-RMN

LC-MS

Maïs

Fusarium graminearum

1H-NMR

LC-MS

Maize

Résumé

Parmi les nombreux pathogènes fongiques susceptibles d’infecter les épis de maïs, les espèces appartenant au genre Fusarium sont particulièrement préoccupantes pour la filière maïsicole. La fusariose est susceptible d’induire des pertes de rendement considérables et est fréquemment associée à une contamination des épis par des mycotoxines. Un des leviers prometteur repose sur la sélection génétique de plantes résistantes à Fusarium et à l’accumulation de mycotoxines. Plusieurs Quantitative Trait Loci (QTL) ont été identifiés d’après la caractérisation moléculaire de la résistance à la fusariose chez le maïs. Cependant malgré les progrès des approches génétiques, les mécanismes moléculaires impliqués restent en grande partie inconnus. L’identification de métabolites majeurs associés à la résistance reste donc indispensable pour la création d’un outil d’aide à la sélection variétale. Une approche métabolomique combinant de la spectrométrie de masse et de la 1H-RMN a été mise au point pour identifier un ensemble de métabolites de défense, constitutifs ou induits par l’infection, susceptibles d’intervenir dans la résistance à Fusarium. Cette approche a été appliquée aux grains à deux stades de développement sur 20 variétés présentant des degrés de résistance contrastés inoculés ou non avec une souche de Fusarium graminearum toxinogène par le canal des soies. Les résultats obtenus mettent en évidence un panel de métabolites liés à la résistance ou la sensibilité des variétés de maïs.

Fusarium graminearum is the main causal agent of maize ear rot or Gibberella ear rot (GER), an important fungal disease affecting maize. GER leads to significant economic loss and serious health issues due to the ability of F. graminearum to produce mycotoxins such as type B trichothecenes. One promising approach to control Giberella Ear Rot and reduce mycotoxins contamination is to promote host-genetic resistance. Several Quantitative Trait Loci (QTLs) have been identified in maize. However molecular basis to resistance to Fusarium infection remains largely unknown and the success of selection for GER resistance is still challenging. Biochemical approaches can provide valuable insights in the mechanisms crops employ against F. graminearum and its production of mycotoxins. A biochemical profiling could actually be an efficient way to decipher plant-pathogen interactions and progress in screening resistant maize lines. This study aims to elucidate the metabolic profiling of F. graminearum resistance and toxin accumulation in kernels toward the combination of high resolution mass spectrometry and 1H NMR to identify a large set of metabolites, preformed, constitutive as well as inducible defense metabolites that could play a key role in GER resistance. This approach was applied to kernels harvested at two developmental stages. Twenty genotypes with contrasting levels of resistance were inoculated, or not, with a toxigenic Fusarium graminearum strain through the silk channel. The obtained data allowed highlighting a set of biochemical compounds linked to the resistance or susceptibility of maize genotypes