Wheat leaf rust aggressiveness (Puccinia triticina) and adaptation to the host

Agressivité de Puccinia triticina (agent de la rouille brune du blé) et adaptation à l'hôte

• Auteur / Autrice : Bénédicte Pariaud
• Direction : Christian Lannou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Epidémiologie végétale
• 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

Serres

Parasites

Champignons

Rouilles des céréales

Blé

Mots clés libres

Champignon foliaire du blé

Résumé

La capacité d'évolution des agents pathogènes pour les traits quantitatifs doit être caractérisée afin d'utiliser durablement les résistances quantitatives des plantes. Basée sur la rouille brune du blé (Puccinia triticina - Triticum aestivum), ma thèse aborde trois questions: (i) Les populations pathogènes peuvent elles s'adapter quantitativement aux variétés, et quels sont les traits de vie impliqués?; (ii) L'évolution du niveau d'agressivité des pathotypes est-elle soumise à des contraintes?; et (iii) Les populations pathogènes peuvent-elles avoir un haut niveau d'agressivité sur toutes les variétés?. Des expériences en serre sur plantes adultes montrent que P. Triticina est capable de s'adapter pour les caractères quantitatifs, possiblement par sélection d'individus plus agressifs au sein des pathotypes. La plupart des traits du cycle asexué sont concernés: latence, sporulation, taille et durée de vie des lésions. On montre l'existence de contraintes d'évolution entre certains traits, mais les pathotypes semblent pouvoir adopter des stratégies contrastées selon leur capacité de croissance ou d'exploitation de la ressource hôte. Un des pathotypes étudiés est très agressif et il semble avoir un ratio optimal entre sa transmission et son effet délétère sur son hôte (réduction de photosynthèse). De plus, nos résultats indiquent qu'il pourrait conserver un fort niveau d'agressivité sur de nombreuses variétés. Cependant, bien que très agressif, ce pathotype n'est pas capable d'infecter de nombreuses variétés. Combiner les résistances qualitatives et quantitatives dans les variétés est un moyen envisageable de gestion du niveau d'agressivité des populations de P. Triticina.

Pathogen capacity to adapt to their hosts for quantitative traits has to be characterized to use quantitative resistances in a durable way. Based on wheat leaf rust (Puccinia triticina - Triticum aestivum), my thesis investigated three questions: (i) Are pathotypes able to adapt to their hosts for quantitative traits, and which of these traits are involved? (ii) Do evolutionary trade-offs exist between P. Triticina life history traits? (iii) Can pathotypes have a high level of aggressiveness on several host genotypes?. Greenhouse experiments on adult plants showed that P. Triticina can adapt, possibly through the selection of more aggressive individuals within the pathotypes. Several traits of the multiplication cycle were involved (latency, sporulation, lesion size and life span), and investigating the correlations between them revealed trade-offs. Nonetheless, despite these global trends, the pathotypes may adopt different strategies, relying either on growth or on host resource exploitation capacity. One of the pathotypes studied was particularly aggressive and seemed to present an optimal ratio between transmission and deleterious effect on the host, as measured by the decrease in photosynthesis. Our data suggest that pathotypes are able to keep their aggressiveness profile on several host genetic backgrounds, but that their aggressiveness level is linked to the number of cultivars they can infect, due to compatibility relationships. In particular, the highly aggressive pathotype remains restricted to a few cultivars. Thus, combining qualitative and quantitative resistances in the cultivars can be a means to manage the aggressiveness level of P. Triticina populations.