Que nous apprennent les mécanismes de défense des plantes? Master BIP 26-10-2015 Alia Dellagi
Des épidémies, des choix à faire.. wikipedia apsnet.org
Pour réduire les traitements phytosanitaires Trouver des variétés résistantes dans des conditions de culture données Mieux comprendre les mécanismes de résistance
Paroi Parasite Eliciteur Cible Flux ioniques NADH NAD + O 2 O 2 - Peroxydase O 2 O - 2 H 2 O 2 Effet antimicrobien Rigidification des parois Peroxydation des lipides Cible Phosphorylations NADPH oxydase Modification de l état redox H 2 O 2 Activation de facteurs de transcription Acide salicylique Acide Jasmonique Expression de gènes de défense PR protéines synthèse de phytoalexines NO Ethylène HR SAR
Durabilité de la résistance en fonction du type d interaction
Spécificité hôte - pathogène 1- Espèce Colletotrichum I Melon Non hôte lindemuthianum C Haricot Hôte 2- Race Cultivar C. lindemuthianum Haricot Race 1 C Cultivar 1 Race 1 I Cultivar 2 Race 2 C Cultivar 2
Spécificité hôte - pathogène 1- Espèce Colletotrichum I Melon Non hôte lindemuthianum C Haricot Hôte Difficile à extrapoler dans une espèce cultivée car trop complexe
Spécificité hôte pathogène 2- Race Cultivar C. lindemuthianum Haricot Race 1 C Cultivar 1 Race 1 I Cultivar 2 Race 2 C Cultivar 2
Phénotype : Race /cultivar resistance Parasite genotype Plant genotype Hypersensitive response http://www.els.net/wileycda/elsarticle/refid-a0020094.html Parasite genotype Plant genotype Parasite genotype Plant genotype http://www.genoscope.cns.fr/spip/-leptosphaeria-maculans,205-.html
Question 1: comment trouver un gène de résistance?
How they cloned the Cf9 R gene
Qu a-t-on trouvé?
Gènes de résistance dominant (ou co-dominant) de type NB/LRR et PRR Gènes de résistance récessifs : gène de sensibilité inactif
Gènes de résistance de type NB/LRR et PRR Curr Opin Biotechnol. 2003 Apr;14(2):177-93.
Genome Res. 1998 (11):111
Cellule végétale Cellule animale Maekawa et al., 2011
Collier et Moffett 2009
Trends in Genetics 2004 Volume 20, 116-122
Jones and Dangl Nature 2006
Jones and Dangl Nature 2006
http://www3.syngenta.com/
http://www3.syngenta.com/
Gènes de résistance récessifs : gène de sensibilité inactif
Translation initiation factors required for the infection cycle of plant RNA viruses differing in structure and genome expression strategy
The eukaryotic translation initiation complex. VpG
Localization of eif4e amino acids differing between potyvirussusceptible and potyvirus-resistant genotypes of pepper (Capsicum spp.), tomato (Lycopersicon spp.), lettuce (Lactuca spp.) and pea (Pisum sativum) in the predicted amino acid sequences and 3D structure.
Question 1: comment trouver un gène de résistance? Réponse 1: la plupart des gènes de résistance trouvés codent des protéines NB-LRR (gènes R dominants) Réponse 2: les gènes de R récessifs sont des gènes de sensibilité.
Question 2: comment trouver un gène impliqué dans la perception d une hormone de défense?
Resistance systémique acquise ou Systemic acquired resistance(sar) http://www.aber.ac.uk/plantpathol/sarmodel.gif
Efficacité de la SAR naturelle en comparaison avec un analogue de SA Lucas, 1998
Traitement témoin P.s. pv. maculicola BGL2-GUS EMS npr1 BGL2-GUS Kao et al, Plant Cell 1994
Kao et al, Plant Cell 1994
Kao et al, Plant Cell 1994
La localisation nucléaire de NPR1 augmente avec [SA] (A) Representative images of nuclear NPR1-GFP fluorescence in leaf mesophyll cells of seedlings grown for 12 days on MS medium containing either 0.1 or 0.3 mm SA. (B) Gel blot of total protein (40 μg) and the nuclear-fractionated protein (20 μg). Protein was isolated from transgenic seedlings 35S::NPR1-GFP or 35S::npr1 57-GFP (NPR1-GFP or npr1 57-GFP) grown for 12 days on MS medium containing either 0.1 or 0.3 mm SA. The blot was probed with antibodies against GFP. The cytoplasmic npr1 57- GFP protein served as a control, indicating that the nuclear fraction contains relatively little cytoplasmic contamination. Kinkema et al., 2000
Mou et al, Cell 2003 Inhibiteur de pentose phosphate pathway source de NADPH donneur d électrons
Mou et al, Cell 2003 Les mutations dans les cystéines rendent la protéine NPR1 constitutivement monomériques et nucléaire
Question 2: comment trouver un gène impliqué dans la perception d une hormone de défense? Réponse : l utilisation d une plante exprimant une fusion qui répond à l hormone a permis d identifier le gène NPR1
Conclusion La variabilité génétique naturelle ou induite (mutagenèse) a permis d identifier de nombreux gènes impliqués dans la résistance des plantes aux agents pathogènes. Criblage Mutants HR - => Gènes R : NB-LRR, Bs3, eif4e Criblage Mutants bgl2::gus- => Gène NPR1