Variabilité biologique du virus de la mosaïque du chou-fleur sur chou-fleur en Bretagne

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1 Variabilité biologiqu du virus d la mosaïqu du chou-flur sur chou-flur n Brtagn C. Krlan, S. Mvl To cit this vrsion: C. Krlan, S. Mvl. Variabilité biologiqu du virus d la mosaïqu du chou-flur sur chou-flur n Brtagn. Agronomi, EDP Scincs, 1989, 9 (1), pp <hal > HAL Id: hal Submittd on 1 Jan 1989 HAL is a multi-disciplinary opn accss archiv for th dposit and dissmination of scintific rsarch documnts, whthr thy ar publishd or not. Th documnts may com from taching and rsarch institutions in Franc or abroad, or from public or privat rsarch cntrs. L archiv ouvrt pluridisciplinair HAL, st dstiné au dépôt t à la diffusion d documnts scintifiqus d nivau rchrch, publiés ou non, émanant ds établissmnts d nsignmnt t d rchrch français ou étrangrs, ds laboratoirs publics ou privés.

2 Pathologi végétal Variabilité biologiqu du virus d la mosaïqu du chou-flur sur chou-flur n Brtagn C. Krlan S. Mvl INRA, Station d Pathologi végétal, Rnns, L Rhu, Franc (rçu l , accpté l ) Résumé L analys d échantillons d chou-flur infctés par l CaMV, prélvés dans ls trois zons d production n Brtagn t dans ds collctions d matéril génétiqu, mt n évidnc un variabilité biologiqu du virus. Ls réactions d dux plants-hôts, Nicotiana clvlandii Gray t Brassica campstris L. Just Right prmttnt d classr ls isolats n quatr groups t 12 sous-groups; 11 d cux-ci sont présnts dans l matéril étudié. Un fort proportion d cs isolats (42%) induit sur N. clvlandü un réaction d hyprsnsibilité. L indxag sur dux populations d chouflur révèl ds dgrés d aggrssivité différnts slon ls isolats, mais ls réactions n sont pas uniforms n raison d l hétérogénéité génétiqu d c matéril. A l opposé, l hybrid B. campstris L. Just Right présnt un comportmnt homogèn vis-à-vis d un isolat donné t constitu un millur plant hôt pour mttr n évidnc ds différncs d aggrssivité du CaMV isolé à partir d chou-flur. Après clonag sur ctt plant hôt, ls 11 isolats rprésntant chacun ds sous-groups apparaissnt stabls. isolats - indxag - symptomatologi - ELISA Summary Biological variability of cauliflowr mosaic virus in cauliflowr crop in Brittany. Analysis of CaMV infctd sampls of cauliflowr, 38 collctd in th filds of th thr growing aras in Brittany - a rang including summr, autumn and wintr crops -, tn in brding matrial collctions and fiv standard strains, shows a biological variability of th virus. Symptoms apparing in two host plants, Nicotiana clvlandii Gray and Brassica campstris L. Just Right, allow th classification of th isolats in four groups and 12 sub-groups; 11 of thm ar prsnt in th matrial tstd. A high prcntag of ths isolats (42%) inducs a hyprsnsitiv raction in N. clvlandii. indxing on two cauliflowr populations - a locally cultivatd varity and on brding lin - shows aggrssivity lvls varying with th sampling, but du to of th gntic htrognity of this matrial, ractions ar not homognous with a givn isolat. Convrsly, w obtain homognous ractions on th hybrid B. campstris L. Just Right, so this host plant rprsnts a good indicator for rvaling aggrssivity variations of CaMV isolatd from cauliflowr. Aftr cloning on this host plant, th 11 isolats slctd as rprsntativs of ach subgroup appar stabl. isolats - biological indxing - symptomatology - ELISA Introduction L virus d la mosaïqu du chou-flur (CaMV) (Shphrd, 1981) a un gamm d hôts qui n s rstrint pas aux Crucifèrs, mais c st chz ls spècs cultivés d ctt famill qu il provoqu ds maladis ayant assz régulièrmnt un caractèr épidémiqu. Dpuis qu la rlation ntr CaMV t étiologi d divrss maladis st connu, c virus a ainsi été rndu rsponsabl dans l passé d importants prts d rndmnt n cultur d chou-flur (Brassica olraca L. var. Botrytis L.) aux USA (Tompkins, 1937), n Grand-Brtagn (Broadbnt, 1958) t n Franc (Spir t André, 1964). Plus récmmnt, ds épidémis sont apparus n Grand-Brtagn sur chou-flur (Tomlinson t Shphrd, 1978), t sur différnts typs d choux horticols dont l chou d Bruxlls (B. olraca L. var. gmnifra Znkr) (Tomlinson t Ward, 1981), justifiant pour

3 ctt drnièr spèc la mis n ouvr d un programm d sélction pour la résistanc (Pink E! f al., 1986). En 1982, l CaMV a été associé à ds dommags importants n Géorgi t n Carolin (USA) sur un autr production légumièr (B. ofi9- raca L. var. acphala D.C.) (Khan t Dmski, 1982). Drnièrmnt, il a été démontré qu l CaMV pouvait réduir d façon drastiqu la production d grains chz l colza oléaginux (Walsh, 1986). En Franc, c st très crtainmnt sur chouflur qu l CaMV a la plus fort incidnc économiqu, n raison n prmir liu d l importanc ds surfacs cultivés ( ha) t ds tonnags récoltés ( t). En Brtagn, région qui fournit ls trois quarts d ctt production, la maladi d la «mosaïqu du chou-flur» n st plus aussi grav qu dans l passé, mais ds foyrs loaclisés accompagnés d snsibls prts d rndmnt apparaissnt chaqu anné (Krlan t Mrvl, 1987a); d c fait, ll a été jugé suffisammnt préoccupant pour qu l CaMV, principal agnt pathogèn, fass l objt d un programm d rchrch d un méthod d lutt basé sur la résistanc génétiqu d la plant cultivé. L préliminair indispnsabl à c travail concrn l étud d la variabilité du virus avc l évntull mis n évidnc d populations virals différant par lur aggrssivité sur chouflur. L présnt articl décrit ls prmirs résultats obtnus dans c domain à la suit, d un part, d un prospction ffctué dans tout la région légumièr n Brtagn, t d autr part, d l analys d différnts matérils génétiqus. Matéril t Méthods Matéril Chou-flur Trnt-huit échantillons ont été prélvés dans ls trois principals zons d cultur n Brtagn (Nord- Finistèr, Côts-du-Nord t région d Saint-Malo n Illt-Vilain), l échantillonnag prnant égalmnt n compt ls trois grands typs d production, chou-flur d été, chou-flur d automn t chou-flur d hivr-printmps, ainsi qu la présnc d foyrs d maladi grav ou non (Tablau 1). Tous cs prélèvmnts ont été ffctués dans ls champs d production. Dix échantillons concrnnt du matéril génétiqu sélctionné par ls stations INRA d Amélioration ds Plants d Rnns - L Rhiu t Rnns - Plougoulm (Tablau 1). Virus Cinq souchs d référnc ont été utilisés; la souch Cabb-S (Lburir t al., 1978) nous a été fourni par Givord d l IBMC à Strasbourg; ls souchs PV 45- ATCC- (Piron t., 1961 ), PV 147-ATCC- (Shphrd t al., 1970), CM4-184 (Shalla t al., 1980), Cabb.B-JI (Dlsny t Hull, 1983) nous ont été adrssés par Yot d l INRA-CNRS à Toulous. Cs souchs ont été maintnus n srr sur Brassica campstris L. Just Right. Plants tsts Dux populations d chou-flur sélctionnés à l INRA d Rnns nous ont été fournis par Hrvé : un population frmièr stabilisé FM 60 t un ligné 85 H 115. Brassica campstris L. Just Right st un hybrid commrcial (Atl Burp, Co. Warminstr, USA). Nicotiana clvlandü Gray st régulièrmnt multiplié n srr à partir d un nvoi original d Dunz d l INRA d Bordaux. Méthods L indxag ds plants tsts a été réalisé par inoculation mécaniqu slon la tchniqu classiqu avc homogénéisation d l inoculum dans du tampon phosphat à 0,05 M, ph 7, additionné d Dica à 0,02 M. = L incubation a u liu n srr hrmétiqu aux pucrons t régulé (18 à 20 C) avc un photo-périod d 16 h. Afin d éliminr un possibl influnc d l état physiologiqu d la plant d origin, un prmièr transmission a été ffctué sur B. campstris L. Just Right, à raison d 3 plants tsts par échantillon; cs drnièrs ont nsuit srvi d inoculum pour un scond transmission aux quatr groups d plants cités ci-dssus (5 plants tsts par échantillon). Ls chloross sur B. campstris ont été notés slon un échll présntant trois dgrés d intnsité croissanc (+, ++, +++); il n a été d mêm pour l nsmbl ds symptôms sur chou-flur : + : chloros nrvair; ++ : chloros nrvair t panachur intrnrvair; +++ : fort chloros, gaufrag ds fuills, fort nanism d la plant. La lctur ds symtôms a u liu un mois après l inoculation. La tchniqu ELISA (Clark t Adams, 1977) a été mis n ouvr pour la détction du CaMV t du virus d la mosaïqu du navt (TuMV) avc ds réactifs obtnus à partir d sérums préparés au laboratoir t slon un protocol précédmmnt décrit pour l CaMV (Krlan t Mvl, 1987b). Résultats Contrôl ds prélèvmnts par la ELISA tchniqu Tous ls échantillons ont répondu positivmnt au contrôl par la tchniqu ELISA d la présnc du CaMV. Dux prélèvmnts (ls nos 27 t 35), non

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5 - Group - Group - Group - Group rtnus par la suit, s sont révélés doublmnt infctés par l CaMV t l TuMV. Indxag sur N. clvnlandü t B. campstris L. Just Right Symptomatologi Sur N. clvlandü, pour crtains prélèvmnts, ds lésions locals d abord chlorotiqus apparaissnt sur ls fuills inoculés 12 à 15 jours après l inoculation; lls ont un diamètr d nviron 3 mm t dvinnnt très rapidmnt nécrotiqus. Aucun symptôm n apparaît sur ls fuills non inoculés. Sur B. camps tris L. Just Right, ds tachs chlorotiqus ponctulls (1 à 2 mm d diamètr) apparaissnt sur ls fuills inoculés, t parfois sur ls fuills immédiatmnt supériurs, 10 à 12 jours après l inoculation; c typ d symptôm a été obtnu qul qu soit l échantillon indxé; ls fuills non inoculés présntnt différnts forms d chloross t ds déformations d intn!sité variabl; pour crtains isolmnts, ds nécross apparaissnt sur ls fuills du cour d la plant, la croissanc d cll-ci étant alors fortmnt affcté. Résultats d analys ds échantillons Ls résultats figurnt au Tablau 11, ls échantillons étant rgroupés par typ d matéril : souchs d référnc (Tablau IIA), chou-flur d été t chou-flur d automn (Tablau IIB), chouflur d hivr-printmps (Tablau IIC), matéril génétiqu (Tablau IID). Essai d classification ds isolmnts Trois typs d réactions induits sur cs dux plants hôts prmttnt d classr ls 53 isolmnts n quatr grands groups t 12 sousgroups slon l modèl suivant : 1 : lésions locals sur N. clvlandü ; nécross sur B. camps tris sous-group IA : forts chloross sur B. campstris, 12 isolats : nos , sous-group IB : chloross d intnsité moynn sur B. campstris, 4 isolats : nos , sous-group IC : faibls chloross sur B. campstris, 1 isolat : n 20; Il : lésions locals sur N. clvlandü ; pas d nécross sur B. campstris sous-group IIA : forts chloross sur B. campstris, 3 isolats : nos , - sous-group IIB : chloross d intnsité moynn sur 8. campstris, 1 isolat : n 30, sous-group IIC : faibls chloross sur 8. campstris, aucun isolat; 11/ : pas d lésion local sur N. clvlandii; nécross sur 8. campstris sous-group IIIA : forts chloross sur B. campstris, 12 isolats : nos , a sous-group IIIB : chloross d intnsité moynn sur B. campstris, 5 isolats : nos , sous-group IIIC : faibls chloross sur B. campstris, 1 isolat : n 12; IV : pas d lésion local sur N. clvlandii; pas d nécros sur B. campstris a sous-group IVA : forts chloross sur 8. campstris, 4 isolats : nos , sous-group IVB : chloross d intnsité moynn sur 8. campstris, 4 isolats : nos ,. sous-group IVC : faibls chloross sur B. campstris, 4 isolats : nos Indxag sur chou-flur Afin d vérifir la corrlation ntr intnsité ds symptôms sur 8. campstris L. Just Right t sur chou-flur, l comportmnt d tous ls isolmnts a été étudié sur 2 populations d chou-flur sélctionnés arbitrairmnt : un population frmièr stabilisé (FM 60) t un ligné F1 (85 H 115). On obsrv pour chaqu lot d plants inoculés un hétérogénéité d réaction lié à l hétérogénéité génétiqu d la population d chouflur, y compris chz la ligné 85 H 115; la not traduisant l intnsité ds symptôms rapporté dans l Tablau III rprésnt donc un valur moynn établi à partir ds cinq plants tsts. Cinq échantillons s caractérisnt par ds symptôms typiqumnt faibls sur l un t l autr population d chou-flur dont ls souchs d référnc 3, 4 t 5 ainsi qu ls échantillons 12 (chouflur d hivr dans ls Côts-du-Nord) t 57 (chouflur d automn n Ill-t-Vilain). Parmi ls souchs d référnc, sul PV 45 st d intnsité moynn, alors qu la souch Cabb-S n attint c nivau qu sur la ligné 85 H 115. Ls sous-groups ls plus homogèns sont IA, IIA, IIIA t IIIB; à l opposé, l sous-group IB avc trois nivaux d intnsité ds symptôms, t à un dgré moindr ls sous-groups IVA t IVB, sont

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7 hétérogèns. Il n y a donc pas d corrélation ntr intnsité ds symptôms sur B. campstris t sur chou-flur, mêm si globalmnt ls rprésntants ds sous-groups A donnnt plus d symptôms forts qu cux ds sous-groups C. Touts ls plants tsts ont été contrôlés n ELISA pour la présnc d CaMV t ont touts réagi positivmnt; ls valurs d dnsités optiqus variaint ntr 0,65 t 1,73 t n étaint pas corrlés avc l dgré d intnsité ds symptôms. Onz isolats (nos ) ont été sélctionnés n tant qu rprésntants d chacun ds sous-groups trouvés. Ils ont été clonés par transfrts répétés d tachs chlorotiqus individualisés d B. campstris à B. campstris n partant d plants inoculés à un stad très jun (trois à quatr fuills). Ls ssais d clonag à partir d N. clvlandü pour ls isolats induisant ds lésions locals sur ctt spèc s sont révélés infructuux. Après clonag, chaqu isolat sélctionné a été rétroinoculé sur cs dux spècs indicatrics, B. campstris L. Just Right t N. clvlandü, où il a induit un réaction d mêm typ t d mêm intnsité qu l isolmnt d origin; aucun d cux-ci n rnfrmait donc un mélang d isolats. Sélction t clonag d isolats Discussion L étud d la variabilité du CaMV a été réalisé dans la prspctiv d travaux ultériurs sur la résistanc génétiqu du chou-flur à c virus. La prmièr tâch résidait dans l choix d un ou d

8 plants hôts suscptibls d mttr n évidnc ds nivaux d aggrssivité différnts. Ls étuds antériurs font état, outr l chou-flur, d 3 plants différnciatrics : B. pkinnsis, l navt (Broadbnt t Tinsly, 1953; Broadbnt, 1958) t B. campstris cv. Just Right (Tomlinson t Shphrd, 1978). Cpndant l typ xact d navt (variété ou sous-spèc) n st pas précisé par ls auturs qui l mntionnnt. D autr part ds xpérincs préliminairs d indxag sur B. pkinnsis nous ont montré l hétérogénéité ds réactions à l intériur d un lot d plants inoculés par l mêm isolat. Par contr, B. campstris cv. Just Right st un hybrid qui réagit d façon très homogèn t aisémnt rproductibl pour ls trois typs d symptôms : présnc ou absnc d lésions locals chlorotiqus, intnsité ds chloross, xtériorisation ou non d nécross systémiqus. La difficulté du choix a priori d variétés standard d chou-flur généralmnt ncor pu stabilisés génétiqumnt, l tmps d indxag plus court t un plus grand facilité d inoculation d B. campstris cv. Just Right constitunt ds argumnts supplémntairs pour rtnir ct hybrid n tant qu plant indicatric du nivau d aggrssivité d l isolat viral. A la différnc d Broadbnt (1958), nous n obtnons pas un xact corrélation ntr intnsité ds symptôms sur B. campstris cv. Just Right t sur chou-flur, mais la population frmièr t la ligné d chou-flur xpérimntés présntnt lls-mêms ds snsibilités différnts t ont chacun un comportmnt hétérogèn. Ls trois nivaux d sévérité qu nous distinguons sur ct hybrid commrcial sont analogus à cux décrits par Tomlinson t Shphrd (1978) sur ctt mêm plant hôt; cpndant, à la différnc d cs auturs, CM4-184 nous st apparu comm un souch typiqumnt faibl, avc ds symtôms n dépassant pas l stad d chloros nrvair; ctt mêm souch CM4-184 st égalmnt considéré comm rlativmnt faibl par Shphrd (1981 ). Par aillurs, la présnc systématiqu d lésions locals chlorotiqus sur ls fuills inoculés d B. campstris cv. Just Right constitu un autr caractéristiqu d nos isolmnts. En fft, Shphrd (1981) distingu dux catégoris d souchs, slon qu lls induisnt ou non c typ d réaction sur ctt plant hôt; dans ds conditions analogus à clls d Shphrd, nous obtnons régulièrmnt ds lésions locals dont sul l nombr vari n fonction d l isolat. Ctt propriété nous a prmis d résoudr ls problèms d clonag déjà rncontrés par Tomlinson t Shphrd (1978) n utilisant la voi biologiqu plus simpl t pour nous plus rapid qu l clonag moléculair (Scholz t al., 1986) L CaMV a été longtmps considéré comm inféodé aux Crucifèrs t n induisant qu ds réactions systémiqus. Hills t Campbll (1968) font état pour la prmièr fois d un souch capabl d infctr N. clvlandü, alors qu Lung t Piron (1972) découvrnt qu Datura stramonium st un hôt à lésions locals pour crtains isolats. Plus récmmnt, ds souchs inhabitulls (W 260, D4), s multipliant systématiqumnt sur plusiurs Solanés, ont été isolés aux USA (Gracia t Shphrd, 1985; Scholz t al., 1986). Contrairmnt à ctt souch D4 t à cll d Hills t Campbll, tous nos isolats infctant N. clvlandü induisnt sur ctt plant un réaction d hyprsnsibilité strict, la présnc d virus n étant pas déclabl dans ls fuills non inoculés. L grand nombr d isolats trouvés n Brtagn (20 sur 48, soit 42%) présntant c typ d réactions constitu l originalité majur d c travail t montr qu la variabilité biologiqu d c virus n a sans dout pas ncor été suffisammnt étudié. Un caractérisation complémntair d nos isolats sur ls spècs d Solanés prmttant d distingur ls trois typs d souchs décrits par Scholz t Shphrd (1988) st actullmnt n cours. La répartition ds isolats n quatr groups résult d la pris n compt d dux critèrs assurant un différnciation particulièrmnt ntt t rproductibl. La distinction n 12 sous-groups prmt d sélctionnr un gamm suffisammnt étndu d isolats qu nous pnsons rprésntatifs d l nsmbl d la population viral sur chouflur n Brtagn, compt tnu d l importanc d la prospction réalisé t d la divrsité d l échantillonnag. A l xcption dans un crtain msur ds souchs d référnc (group IV dominant) t du chou-flur d été (group 111 dominant), il n y a pas d rlation strict ntr groups t origin géographiqu, typ d matéril ou foyr d maladi. Sur chou-flur, ls souchs d référnc sont généralmnt faibls, alors qu ls isolats provnant ds foyrs d maladi grav sont plutôt forts. L étud du comportmnt d un larg gamm d populations d chou-flur (sélctions frmièrs, lignés t hybrids) vis-à-vis ds isolats sélctionnés va maintnant êtr ntrpris. Référncs Broadbnt L. (1958) Invstigation of Virus Disass of Brassica Crops. Cambridg Univrsity Prss, p. 94

9 Broadbnt L. & Tinsly T.W. (1953) Symptoms of cauliflowr mosaic and cabbag black ringspot in cauliflowf,>r. Plant Pathol. 2, Clark M. F. & Adams A.N. (1977) Charactristics of th microplat mthod of nzym-linkd immunosorbnt assay for th dtction of plant viruss. J. Gn. Virol. 34, Dlsny M. & Hull R. (1983) Isolation and charactrization of faithful and altrd clons of th gnoms of cauliflowr mosaic virus isolats Cabb B-JI, CM4-184, and Bari I. Plasmid 9, Gracia O. & Shphrd R.J. (1985) Cauliflowr mosaic virus in th nuclus of Nicotiana. Virology 146, Hills G.J. & Campbll R.N. (1968) Morphology of broccoli ncrotic yllows virus. J. Ultrastr. Rs. 24, Krlan C. & Mvl S. (1987a) Situation ds viross du chou-flur n Brtagn. C.R. Acad. Agr. Fr., 73, Krlan C. & dtct cauliflowr mosaic virus in Cauliflowr. Eur. Mditrr. Plant Prot Organ. Bull. 17, Khan M.A. & Mvl S. (1987b) Pratical us of ELISA to Dmski J.W. (1982) Idntification of Turnip mosaic and cauliflowr mosaic viruss naturally infcting collards. Plant. Dis. 66, Lburir G., Whitchurch O., Lsot A. & Hirth L. (1978) Physical map of DNA from a nw cauliflowr mosaic infction. Virology 37, Lung M.C.Y. & Piron T.P. (1972) Datura stramonium, a local lsion host for crtain isolats of cauliflowr mosaic virus. Phytopathology 62, Pink D.A.C., Suthrland R.A. & Walky D.G.A. (19E36) Gntic analysis of rsistanc in Brussls sprout to cauliflowr mosaic and turnip mosaic viruss. Ann. Appl. Biol. 109, Piron T.P., Pound G.S. & Shphrd R.J. (1961) Proprtis and srology of purifid cauliflowr mosaic virus. Phytopathology 51, Scholz J.E., Shphrd R.J. & Richins R.D. (1986) Proprtis of an unusual strain of cauliflowr mosaic virus. Phytopathology76, Scholz J.E. & Shphrd R.J. (1988) Host rang control of cauliflowr mosaic virus. Virology 162, Shalla T.A., Shphrd R.J. & Ptrson L.J. (1980) Comparativ cytology of nin isolats of cauliflowr mosaic virus. Virology 102, Shphrd R.J. (1981) Cauliflowr mosaic virus. CMI/AAB. Dsc. Plant Virus, 243, 1, 6 Shphrd R.J., Bruning G.E. & Wakman R.J. (1970) Doubl-Strandd DNA from cauliflowr mosaic virus. Virology 41, Spir D. & Andr M. (1984) L virus d la mosaïqu du chou-flur n Brtagn. Méthods d lutt à nvisagr. C.R. Acad. Agr. Fr., Tomlinson J.A. & Shphrd R.J. (1978) Studis on mutagnsis and cross protction of cauliflowr mosaic virus. Ann. Appl. Biol. 90, Tomlinson J.A. & Ward C.M. (1981) Th ractions of som Brussls sprout F1 hybrids and inbrds to cauliflowr mosaic and turnip mosaic viruss. Ann. Appl. Biol. 97, Tompkins C.M. (1937) of cauliflowr. J. Agr. Rs. 55, Walsh J.A. (1986) Virus infction A transmissibl mosaic disas of oilsd rap, a potntial thrat to vgtabl crops. NVRS Wllsbourn Rport 1986