NUMÉRO DU PROJET : Réalisé par : Hervé Van Der Heyden, B.Sc Luc Brodeur, agr. Compagnie de recherche Phytodata inc.

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1 Rpport finl rélisé dns le cdre du progrmme Prime-Vert, sousvolet 11.1 Appui à l Strtégie phytosnitire québécoise en griculture TITRE : IMPLANTATION D UN RÉSEAU LOCAL DE DÉTECTION HÂTIVE DE PHYTOPHTHORA INFESTANS NUMÉRO DU PROJET : 1518 Rélisé pr : Hervé Vn Der Heyden, B.Sc Luc Brodeur, gr. Compgnie de recherche Phytodt inc. Odile Crisse, Ph.D Agriculture et Agrolimentire Cnd DATE : 31 mrs 212 Les résultts, opinions et recommndtions exprimés dns ce rpport émnent de l uteur ou des uteurs et n enggent ucunement le ministère de l Agriculture, des Pêcheries et de l Alimenttion.

2 Implnttion d un réseu locl de détection hâtive de P. infestns Hervé Vn Der Heyden 1, Luc Brodeur 1, Odile Crisse 2 1 Compgnie de recherche Phytodt, 2 Agriculture et Agrolimentire Cnd Durée : 4/21 3/212 FAITS SAILLANTS Les strtégies de luttes contre le mildiou de l pomme de terre doivent être communutires et chque producteur doit pouvoir bénéficier des informtions utiles à l prise de décision fin de fciliter le contrôle de l mldie. Le suivi des concentrtions ériennes de spores (CAS) fit prtie des outils mis à l disposition des producteurs fin de préciser les moments clés d ppliction et le choix des fongicides à utiliser. Aussi, l implnttion d un réseu locl de détection hâtive de Phytophthor infestns pourrit permettre à l ensemble des producteurs de l région de bénéficier des informtions pertinentes qunt à l importnce des risques liés à l présence de l inoculum. Afin de permettre l mise en plce d un réseu locl de détection, une nlyse de l distribution sptile, de certins critères reltifs à l emplcement insi qu u nombre de cpteurs requis été rélisée. Prmi les différents critères sélectionnés, seuls les sites exposés ux vents dominnts en 21 ont cpturé significtivement plus de spores que les utres types d emplcement. Il est églement possible de constter l présence d hétérogénéité sptile à l échelle de l région des Jrdins de Npierville. En effet, pour 71 % des dtes d échntillonnge, le rpport vrince/moyenne est sttistiquement supérieur à 1, suggérnt l hétérogénéité. D utre prt, les données recueillies tnt en 21 qu en 211 démontrent que l hétérogénéité sptile est fortement dépendnte de l CAS moyenne. À l lumière des résultts obtenus, chcun des 4 types d emplcement devrit être représenté lors de l implnttion du réseu de suivi de l inoculum érien. D une sison à l utre, les cpteurs sentinelles devrient être instllés ux mêmes endroits fin de permettre l ccumultion de données historiques. Qunt u nombre de sites, il devrit être compris entre 7 et 12 fin d optimiser l efficcité du réseu à prédire déqutement le risque. OBJECTIF ET MÉTHODOLOGIE OU DÉMARCHE L objectif principl de ce projet étit de développer un réseu locl de détection hâtive de P. infestns, bsé sur le suivi de l inoculum érien. Pour y rriver, 5 objectifs spécifiques ont été élborés : 1) réliser l crtogrphie des zones d infection 2) identifier les critères qui permettent d expliquer l pprition des premières spores 3) déterminer et vlider l distribution sptile des cpteurs sentinelles 4) évluer et vlider l quntité de cpteurs requis pour représenter déqutement l zone de production des Jrdins de Npierville et 5) réliser le suivi des concentrtions ériennes de spores et évluer le risque tout u long de l sison de culture. L crtogrphie des zones d infection été rélisée en se bsnt à l fois sur des données historiques compilées pr le réseu de dépistge Prisme depuis 25, insi que sur des observtions mssées dns le cdre du projet Prime-Vert, numéro PHYD-1-SPP-9-73 (28-29). Qutre types d emplcement ont été identifiés (1- exposition ux vents dominnts, (2- proximité d un entrepôt, (3- présence de brise-vent et (4- zones vec historique d infections et 12 sites ont été implntés en conditions commerciles u cours des sisons 21 et 211 à rison de 3 sites pr type d emplcement. Les cpteurs ont échntillonné de 6 h et 15 h, 5 % du temps à des intervlles de 1 minutes pour une durée totle de 4 heures pr jour d échntillonnge. Les cpteurs ont été relevés 3 fois pr semine (lundi, mercredi et vendredi), et dénombrés u microscope (à G=25X) le jour même. 1

3 Le suivi de l sévérité et de l incidence du mildiou eu lieu à prtir de l levée (25 % des plnts émergés) jusqu u défnge dns 24 sites (12 sites vec et 12 sites sns cpteurs). Afin d identifier l présence d hétérogénéité sptile, le clcul du rtio vrince/moyenne (V/M), l justement des distributions binomiles négtives et de poissons insi que l justement de l loi de Tylor ont été rélisés pour chque dte d échntillonnge. Pour permettre l identifiction d un type d environnement permettnt l cpture d un plus grnd nombre de spores, une nlyse de vrince été rélisée (PROC GLM, SAS Institute V.9.2) suivi d un test de comprison multiple (LSMEANS/pdiff tdiff). Le clcul des indices de risque d infection et l gestion des données météo ont été possibles grâce u logiciel Dttrce. Enfin, l vlidtion du nombre optimum de cpteurs choisis fin d être représenttifs du territoire visé été rélisée à l ide d une nlyse de sensibilité et de spécificité. RÉSULTATS SIGNIFICATIFS POUR L INDUSTRIE OU POUR LA DISCIPLINE Crtogrphie des zones d infection Cette crtogrphie permis de préciser le choix de l emplcement de chcun des sites pour les sisons 21 et 211 en fonction des critères d évlution prédéfinis. Aussi, fin de répondre ux sous-objectifs 2 et 3, les 12 sites ont été réprtis, de sorte que 3 sites soient disponibles pour chcun des 4 types d emplcement. Évlution des critères d emplcement Pour chcun des 4 types d emplcement, 3 sites ont été implntés en 21 et, dns le même chmp ou dns un chmp djcent, en 211. Les nlyses de vrince ont été rélisées séprément pour les 2 nnées. L méthode d estimtion des moindres crrés (LSMEANS / pdiff tdiff) été retenue pour le test de comprison multiple, puisque le nombre d échntillons vriit d un site à l utre (données mnquntes dues à des pulvéristions). Les nlyses ont démontré que les cpteurs instllés dns un site exposé ux vents dominnts ont cpturé significtivement plus de spores en 21. Cependnt, cette tendnce n ps été observée en 211 puisque tous les types d emplcement sont sttistiquement équivlents (figure 1). 2

4 1.2 Log de l concentrtion érienne de spores (ln(spores/m 3 ) ,b b,b Vents dominnts Embllge Brise vent Zone à risque Type d'emplcement Figure 1 : Évlution des 4 critères principux pour le choix de l emplcement des cpteurs de spores : (1- exposition ux vents dominnts, (2- proximité d un entrepôt, (3- présence de brise vent et (4- sites dns des chmps situés dns des zones historiques d infections, pour les sisons 21 (en noir) et 211 (en gris). Distribution sptile L première étpe de l étude de l distribution sptile est d étblir l reltion entre vrinces et moyennes (rtio V/M), ce qui permet d identifier l présence d hétérogénéité sptile. Pour une distribution sptile complètement létoire, l vrince et l moyenne sont égles, de sorte qu un rtio V/M strictement égl à 1 indique une distribution homogène ou uniforme. Pr illeurs, un rtio V/M inférieur à 1 indique l présence d une distribution sptile létoire, tndis qu un rtio V/M>1 suggère l hétérogénéité sptile (Dutilleul, 211). Le clcul des rtios V/M été rélisé pour chque dte et tient compte de l présence spordique de données mnquntes. L vleur sttistique de chcun des rtios clculés été estimée à l ide d un test de chi 2 à un niveu de significtion α=,5. Pour les sisons 21 et 211 combinées, 71 % des dtes ont un rpport V/M significtivement supérieur à 1 indiqunt l présence d hétérogénéité à l échelle de l région. L deuxième étpe de l étude de l hétérogénéité sptile consiste à juster une distribution de poisson ou une distribution binomile négtive sur les données observées. Un justement significtif de l distribution binomile négtive suggère l hétérogénéité sptile tndis qu un justement significtif de l distribution de poisson suggère l homogénéité. Pour les deux nnées du projet, l distribution binomile négtive est celle qui explique le mieux l vribilité (k 21 =,3135, p =,1; k 211 =,4428, p =,1), suggérnt encore une fois l hétérogénéité à l échelle de l région (figure 2). 3

5 ) 35 b) Observée 3 Binomile négtive Poisson Observée Binomile négtive Poisson Fréquence 2 15 Fréquence Clsses Clsses Figure 2 : Ajustement des distributions binomiles négtives et de poisson pour ) l sison 21 et b) l sison 211. Dns les 2 cs, l distribution binomile négtive est celle qui explique le mieux l vribilité. Finlement, fin de vérifier si l hétérogénéité sptile ugmente vec le nombre moyen de spores cpturées, un justement de l loi de Tylor été rélisé pour l ensemble des dtes. Cette loi est définie selon l éqution suivnte : ln(v) = ln(a) + b ln(m) où ln(a) représente l ordonnée à l origine et b l pente. Un justement significtif de l loi de Tylor suggère l hétérogénéité et une pente supérieure à 1 indique que l hétérogénéité ugmente vec l moyenne (Crisse et l., 211). Pour 21, ln (V) = -,25 + 1,75 ln (M) (R 2 =,97). Dns ce cs-ci, l pente de 1,75 est significtivement différente de 1 et l ordonnée à l origine (-,25) n est ps différente de, selon un test de t pour un niveu de significtion α=,5. En 211, ln (V) = -,19 + 2,4 ln (M) (R 2 =,99), où l pente de 2,41 est significtivement supérieure à 1 et l ordonnée à l origine (-,19) différente de, selon un test de t pour un niveu de significtion α=,5 (Figure 3). Globlement, ces nlyses démontrent qu il y hétérogénéité sptile et que celle-ci est fortement dépendnte de l CAS moyenne. En effet, l justement de l loi de Tylor sur les données cumultives est donné pr : ln(v) = -,9 + 2, ln(m) (R ² =,98), où l pente de 2, est significtivement supérieure à 1 et l ordonnée à l origine égle à (Figure 3). 4

6 1 ) CAS 21 1 b) CAS c) ln V 6 ln V 6 ln V ln (V) = -,25 + 1,75 ln (M) R 2 =, ln (nombre moyen des spores) 2 ln (V) = -,19 + 2,41 ln (M) R 2 =, ln (nombre moyen des spores) 4 2 ln(v) = ln(m) R ² = ln (nombre moyen des spores) Figure 3 : Reltion entre le Log de l vrince observée (ln V) et le log de l moyenne des cptures de spores (ln M) pour les sisons ) 21 et b) 211 et c) le cumul des sisons 28 à 211. L droite pointillée représente une pente strictement égle à 1. Évlution et vlidtion du nombre de cpteurs sentinelles Les nlyses ROC sont utilisées pour évluer l cpcité d un indicteur (cpteur de spores) à prédire un seuil critique de risque pour chcun des indicteurs, l proportion de vri positif (TPP) été clculée en divisnt le nombre de vris positifs (comptge supérieur u seuil de 5-3 spores/m 3 ) pr le nombre de cs et l proportion de vris négtifs (TNP ou spécificité) été clculée en divisnt le nombre de vris négtifs (comptge inférieur u seuil) pr le nombre de contrôles. Enfin, l proportion de fux positifs (FPP) est égle à 1 TNP et l proportion de fux négtifs est égle à 1 TPP (Crisse et l., 212). Tbleu 1 : Résumé des nlyses de sensibilité et de spécificité pour un seuil de 5 spores/m 3 insi que pour un seuil de 3 spores/m 3. Seuil 5 spores/m3 Seuil 3 spores/m3 Cpteur TPP* FPP** FNP*** TNP**** OA***** TPP FPP FNP TNP OA * Proportion des vris positifs, ** Proportion des fux positifs, *** Proportion des fux négtifs, **** Proportion des vris négtifs, ***** Précision générle Les résultts obtenus suggèrent que le nombre de cpteurs sentinelles pourrit être diminué pour l zone de production des Jrdins de Npierville. En effet, l efficcité globle de chcun des cpteurs (indicteurs) utilisés dns le cdre du projet est supérieure à 78 % des cs tnt pour un seuil de 5 spores/m 3 que pour un seuil de 3 spores/m 3 d ir. 5

7 Cependnt, nous devons dmettre que l introduction d un biis occsionné pr le nombre élevé de contenu dns notre jeu de données. Ce biis tendnce à surestimer l spécificité. En 211 pr exemple, l proportion de vris positifs est comprise entre 55 % et 71 % pour 5 indicteurs sur 12 et, mlgré cel, l efficcité globle de chcun de ces 5 indicteurs demeure supérieure à 85 %. Suivi de l inoculum érien L échntillonnge des concentrtions ériennes de spores (CAS) s est déroulé sur une période de 131 jours (19 semines) entre le 29 vril et le 7 septembre en 21 et sur une période de 15 jours (15 semines) en 211. Pour 21 et 211, l proportion des bâtonnets sur lesquels P. infestns été identifiée de 42 % et 4 % respectivement. Les premières spores ont été détectées le 1 er mi pour l première nnée tndis qu ils ont été identifiés le 19 mi pour l seconde nnée. Le nombre moyen de spores cpturées u cours de l sison 21 étit de 3,95 spores/m 3 d ir vec un mximum moyen de 36,22 spores/m 3 enregistré le 15 juin. Pour 211, l CAS moyenne étit de 1,18 spores/m 3 d ir vec un mximum moyen de 11,98 spores/m 3 enregistré le 23 juin (figure 4). Concentrtion érienne de spores (spores/m 3 ) Jours de l'nnée Figure 4 : Historique des concentrtions ériennes des spores de P. infestns (28 à 211). À titre indictif, le 1 er juillet correspond u jour 182. Les CAS sont restés fibles tout u long des 2 sisons du projet en cours et se sont limités à des pics de cptures tôt en sison. En 21 comme en 211, l région des Jrdins de Npierville été ux prises vec des conditions chudes et sèches à prtir du début juillet, et ce, jusqu u début d oût. On constte dns les 2 cs, qu près le 182 e jour de l nnée (1 er juillet), l CAS décroît et reste de bsse à nulle jusqu à l fin de l sison (figure 4). APPLICATIONS POSSIBLES POUR L INDUSTRIE ET/OU SUIVI À DONNER Ce projet permis de vlider l possibilité de mettre sur pied un réseu de détection hâtive du mildiou de l pomme de terre bsé sur le suivi de l inoculum érien. L cquisition des connissnces sur l distribution sptile des spores de P. infestns à l échelle de l région de l MRC des Jrdins de Npierville contribué à préciser le type d emplcement et le nombre de cpteurs à utiliser pour effectuer un suivi déqut. À l lumière des résultts obtenus, chcun des 4 types d emplcement devrit être représenté lors de l implnttion du réseu de suivi de l inoculum érien. D une sison à l utre, les cpteurs sentinelles devrient être instllés ux mêmes endroits fin de permettre l ccumultion de données historiques. Qunt u nombre de sites, il devrit être compris entre 7 et 12 fin d optimiser l efficcité du réseu à prédire déqutement le risque. 6

8 RÉFÉRENCES Crisse, O., C. Meloche, et l., (211). «Sptil heterogeneity, incidence-incidence nd incidence-lesion density reltionship of pple scb (Venturi inequlis ) in mnged orchrds», Europen Journl of Plnt Pthology 13(3) : Crisse, O., A. Levsseur, et l., (212). «A new risk indictor for botrytis lef blight of onion cused by Botrytis squmos bsed on infection efficiency of irborne inoculum», Plnt Pthology : sous presse. Pierre R. L. Dutilleul, (211), «Sptio-Temporl Heterogeneity Concept nd Anlyses», Cmbridge University Press, 416 p. POINT DE CONTACT POUR INFORMATION Nom du responsble du projet : Hervé Vn der Heyden Téléphone : Courriel : hvnderheyden@phytodt.c REMERCIEMENTS AUX PARTENAIRES FINANCIERS Ce projet été rélisé dns le cdre du progrmme Prime-Vert, sous-volet Appui à l Strtégie phytosnitire québécoise en griculture vec une ide finncière du ministère de l Agriculture, des Pêcheries et de l Alimenttion. Les uteurs tiennent à remercier l prticiption et le support des fermes prticipntes : Guérin et frères 2 inc., Isbelle inc., Les jrdins Lefort inc., Pinsoneult et fils inc., Les fermes JGR Sorel inc., insi que Lure Boulet, gr. pour son impliction. PLAN DE DIFUSION Les présenttions suivntes ont été données dns le cdre du projet : 1. Vn der Heyden H., Crisse O., Brodeur L., Cpteurs de spores pour le suivi du mildiou de l pomme de terre, Groupe d experts en phytoprotection de l pomme de terre Réseu d vertissements phytosnitires, Journée de Biln et formtion, mrs Boulet L., Vn der Heyden H., Brodeur L., Présenttion sommire du projet, Colloque sur l pomme de terre novembre Lmine Fll M., Vn der Heyden H., Brodeur L., Crisse O., Groupe d experts en phytoprotection de l pomme de terre Réseu d vertissements phytosnitires, Journée de Biln et formtion, novembre 211. Prmi les ctivités de diffusion à venir, il est prévu que les résultts des projets PHYD-1-SPP et 1518 soient présentés u prochin colloque sur l pomme de terre. De plus, ces résultts seront combinés et feront l objet d une publiction destinée à l revue Aerobiologi. Cette dernière ser soumise u cournt du mois de mi 212 (L Strtégie phytosnitire ser remerciée pour son support finncier). 7