VENDREDI 15 MARS 2013 Evaluation de la résistance du blé à la septoriose provoquée par Mycosphaerella graminicola Delphine HOURCADE
Contexte
La septoriose La maladie la plus préjudiciable sur blé tendre : nuisibilité élevée et présente partout 1 er moyen de lutte : le traitement fongicide Investissement fongicide moyen sur céréales par hectare en Source : CHOISIR et décider 2012 ARVALIS Institut du végétal La résistance variétale : levier àexploiter
Plan 1- Caractérisation de la résistance variétale 2- Caractérisation phénotypique et moléculaire des populations françaises de septoriose 3- Mise au point d outils d étude de la résistance partielle 4- Mise au point de protocoles de phénotypage au stade adulte 5- Conclusion
Caractérisation phénotypique et moléculaire de la résistance variétale
Phénotypage au stade plantule Phenotypage de 58 variétés X 18 isolats : stade 1 feuille (PRI) 15 gènes Stb postulés Nombre de variétés avec : Stb1 0 Stb2 1 Stb3 1 Stb4 1 Stb5 0 Stb6 28 Stb7 4 Stb8 1 Stb9 3 Stb10 0 Stb11 0 Stb12 0 Stb13 4 Stb14 4 Peu de gènes Stb dans le matériel français excepté Stb6 Gènes présents dans des variétés résistantes Stb2, Stb4, Stb8 Gènes présents dans des variétés sensibles Stb3, Stb7, Stb9 Variétés connues résistantes, sensibles quelle que soit la souche Toisondor, Maxwell, Boisseau, Koreli (résistance adulte) Stb15 0
Marqueurs moléculaires Comparaison du phénotypage avec le génotypage de marqueurs SSR publics (Goodwin 2007) Gene Localisation Marqueurs et distance au gène Parent donneur Stade de développement évalué Stb1 5BL barc74(2.8 cm), gwm335 Bulgaria 88 Plantule et adulte Stb2 3BS gwm389 (0.9 cm), gwm533, gwm493 Veranopolis Plantule Stb3 7AS wmc83 Israel 493 Plantule Stb4 7DS gwm111 (0.7 cm) Tadinia Plantule et adulte Stb5 7DS gwm44 (7.2 cm) Chineese Spring (Syntetic 7D) Stb6 3AS gwm369 (2 cm) Senat, Flame, Kavkaz-K4500 Plantule, adulte et sur feuilles Stb7 4AL wmc313 (0.5 cm), wmc219, gwm160 Estanzuela Federal Plantule et feuilles Stb8 7BL gwm146, gwm577 Syntetic W7984 Plantule Stb9 2BL gpw1214, gpw4044, gpw5039, wmc317, barc0129 Courtot, Tonic Plantule Stb10 1D gwm848 (private marker) Kavkaz-K4500 Stb11 1BS barc008 (<1cM) TE 9111 Stb12 4AL wmc219 Kavkaz-K4500 Plantule et feuilles Stb13 7BL wmc396 Stb14 3BS wmc500 (2cM), wmc632 (5cM) Stb15 6AS psr904 (RFLP marker) Arina Feuilles Peu de marqueurs peuvent être utilisés pour caractériser le materiel français Stb2 (avec gwm533, gwm493, gwm389) & Stb3 (with wmc83) Stb4 (with gwm111) semblent prometteurs Nécessité de confirmer sur un plus grand panel
Caractérisation phénotypique et moléculaire des populations françaises de septoriose
Echantillonage Etude antérieure: 30 isolates, Nord France, fin 90s (Tabib Ghaffary SM 2011) Stb 1-5 efficace en France ; Stb 6-9 & 11 contournés 2 nouvelles études: Sur 2 variétés fortement cultivées et moyennement résistantes Sur diverses variétés sensibles et résistantes 1690 isolats
Etude génétique Développement et validation de 16 SSR par Goodwin et al. et Walker, Confais, Gautier & Marcel (INRA Bioger) Génotypage de 774 isolats représentants 32 populations (lieu de prélèvement, année, variété) ( Ducasse, Gout, Goyeau & Marcel, INRA Bioger) Diversité génique 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 France (n=774) World (n=129) ST1 ST2 ST3A ST3B ST3C ST4 ST5 ST6 ST7 ST9 ST10 ST12 Faible différentiation génétique entre populations Coord. 2 C S81 P S81 A N77 A N91 A O86 D N60 P O86 P N80 A O22 P N77 P N91 A N80 S N59 C N59 A N60gk P O22 A O49 A N28 A S31 P N28 P N78 P O49 A O56 A N78 P N59 C N77 A N60hg C N60 P O56 A N59 C S31 P N60 28 pop, types sexuels répartis 1:1 Distances génétiques faibles entre paires de populations Coord. 1
Pathotypage 150 souches testées sur une collection de variétés différentielles : Gènes Stb 1 à Stb 5 restent relativement efficaces Combinaison de Stb10 + Stb 12 et d autres avec Stb18 semblent efficaces VIGILANCE : Plusieurs souches multivirulentes et avirulentes pour Stb15
Mise au point d outils d étude de la résistance partielle
Méthodes de PCR quantitative Gène IGS Transposon TF6 CYTB Isoméraseréductase: ILV5 TUB1 Cible copies multiples nucléaires copies multiples nucléaires copies multiples mitochondriales copie unique nucléaire copie unique nucléaire 3 gènes ciblés Sensibilité ++ + + -- -- Spécificité -- ++ +/- -- ++ Variabilité chez M. graminicola non non non non oui Détection dans les échantillons environnementaux ++ ++ ++ +/- +/- Cible TF6 : bonne spécificité et sensibilité 2009 Echantillons environnementaux : possibilité d anticiper la date d apparition des symptômes avec une interférence variété X souche
Résistance quantitative Evaluation de 15 paramètres quantitatifs au cours du cycle d infection au stade adulte (cinétique de développement ) Les 9 variétés x 3 isolats locaux + isolat IPO323 Les composantes principales de l agressivité du champignon : variable définition signification biologique TCHLmax temps du pic de chlorose période d'incubation LatSPO5 temps pour que SPO = 5% de SPOmax période de latence SPOmax surface sporulante finale (%) sévérité d'attaque LatNEC50 temps pour que NEC = 50% de NECmax vitesse de développent rnec vitesse de développent de NEC PYCdens densité de pycnides capacité de sporulation nbspoapx 1 nombre de spores / pycnide Différentes corrélations étudiées Modèle de sporulation d'une lésion d'une cohorte de pycnides (évolution du nombre et de l'âge des pycnides présentes) en cours d'élaboration.
Mise au point de protocoles de phénotypage au stade adulte
Résistance au champ Site expérimental :Plélo (22) Materiel végétal: 212 variétés commerciales Design: Inoculation contrôlée avec la souche STB n 98046: 3 inoculations successives avec un intervalle de 5 jours 1ere inoculation à Z39 des variétés les plus precoces 4 sous-blocs de précocité et 4 variétés contrôle (APACHE, CAPHORN, PREMIO, TOISONDOR) répétées 5 fois / bloc 2 répétitions 1 parcelle : 9 m² PANEL SEPTO FSOV 22/09/2011 16
Multi phénotypage 1:1 1:2 1:3 1:4 2:1 2:2 2:3 2:4 4.5e+08 4.0e+08 3.5e+08 3.0e+08 2.5e+08 AUDPC.notations 2.0e+08 1.5e+08 AUBUSSON ROYSSAC QUALITY SIRTAKI EPIDOC GARCIA AUTAN VOLONTAIRE COURTOT ORVANTIS RODRIGO ALTRIA BANDERA TREMIE LORD EINSTEIN GLASGOW RECITAL SUMO EQUILIBRE CORDIALE CHARGER ATTITUDE DINOSOR EXELCIOR FRELON RW20906 ARAMIS SOLLARIO ANDALOU FD BASTIDE 07135 RW20839 ACCROC ALDRIC INSTINCT S-H IRIDIUM 2271 VALODOR TAPIDOR SCIPION RW21055 APACHE TRAPEZ CHEVALIER ISTABRAQ GALACTIC KALANGO APACHE3 ILLICO BUENNO SOISSONS APACHE2 EXOTIC TROCADERO CAPHORN4 AGUILA BERMUDE AFRICA ALIXAN CAMP GARANTUS GRAINDOR REMY PAINDOR FD AZIMUT CAMPERO RUSTIC 07058 51010. S-G 39. K 3099 7742 HD SOGOOD S-G 2008 B GALOPAIN PREMIO4 RW20831 FD 06109-11 ADAGIO APACHE4 FD CAPO MENDEL ACCOR 08090 CAPHORN1 APACHE1 ROSARIO RW21058 S-D 6327 HAUSSMANN CELESTIN PR22R58 CROUSTY PREMIO2 SEYRAC CEZANNE ESPERIA RW20901 AS DE NIRVANA PAJERO TOISONDOR2 COEUR BAGOU ISIDOR KWS SANTIAGO ADEQUAT PALEDOR PREMIO1 KALYSTAR 04HD430.1 CAPHORN2 PARADOR JB FD ASANO HYSUN 07170 VISCOUNT MERCATO QUEBON GONCOURT SOLUTION ANTONIUS ALIGATOR DIALOG AVANTAGE BOISSEAU AREZZO 41002. RW21016 AZZURO K 1. 6044 HD PERFECTOR ARLEQUIN EXPERT CCB RW20829 PREVERT FD INGENIO 08176 RW20942 BOSTON SATURNUS OAKLEY SELEKT HEKTO SANKARA RW21026 SEBASTO RW20824 NOGAL SORRIAL NUCLEO FD 08080 TOISONDOR4 ISENGRAIN 08182 RENAN BB 160906 RW21013 USKI CORVUS PHARE W ARISTOTE PIRENEO AMADOR RW20946 ATHLON MINOTOR APRILIO TOISONDOR1 MANAGER LIMES SCOR PIKO ALTAMIRA SWINGGY TIMING TOISONDOR3 SOLEHIO FD 09083 EPHOROS MEISTER ALTIGO S-H AMBITION RW20954 3440.Fu CAPHORN3 MENESTREL PEPIDOR FD 07164 03-HD RW21017 OXEBO RAZZANO RW21014 410. 29 SOPHYTRA BOLOGNA FD INTERET SPONSOR COMPIL 08002 WARRIOR RW20957 RW20864 EUCLIDE GRAVITAS PREMIO3 Hadm DENMAN SAMURAI 05191-05 ATTLASS R10774 MAXWELL FD RW21001 08121 04-HD369. AEROBIC FD 08114 PIERROT TUXEDO9 FDT05004-29 BOREGAR AMUNDSEN TABASCO KORELI BAROK STIGG LEAR AZZERTI Différentes mesures Notation visuelle classique Prise de photos Scans de feuilles PCR quantitative Analyse de données
Corrélations entre mesures Photo / Visuel QPCR / Photo 18
Classification Variétale Classement comparés entre les 3 méthodes d évaluation de la maladie Class. Notation Class. Photo Class. Scan NOGAL KORELI MAXWELL MAXWELL PREMIO KORELI KORELI MAXWELL NOGAL PREMIO NOGAL PREMIO APACHE APACHE APACHE OAKLEY OAKLEY OAKLEY ORVANTIS ORVANTIS ORVANTIS DINOSOR DINOSOR DINOSOR Des méthodes complémentaires et intéressants qui peuvent mettre en évidence des mécanismes de résistance différents 19
Corrélation Précocité Etude des corrélations entre note de septoriose et date d épiaison Gouache & Robert 2009, 2010 Utilisation de la date d épiaison comme covariable permet de mieux évaluer le potentiel de résistance des variétés Conditions : observations faites àpartir de 500 C après apparition de F2
Conclusions Progrès collectif dynamisme positif pour les semenciers et les instituts de recherche Quelques gènes Stb intéressants Besoin de mieux caractériser la résistance des variétés cultivées : - Marqueurs moléculaires Etudes de génétique d association - Phénotypage au champ et en serre Nécessité d étudier en parallèle les populations de M. graminicola Pathotypage couteux Besoin de développer des marqueurs moléculaires pour décrire la génétique du champignon Conséquente collection d isolats disponible Outils pour les études d épidémiologie quantitative: Clé pour comprendre la durabilité des résistances
Les Contributeurs ARVALIS Institut du végétal : David GOUACHE, Delphine HOURCADE INRA BIOGER : Marc Henri LEBRUN, Thierry MARCEL, Colette AUDEON, Aurélie DUCASSE, Henriette GOYEAU, Lilian GOUT, Frédéric SUFFERT BIOPLANTE FLORIMOND DESPREZ : Olivier ROBERT RAGT : Christophe MICHELET GEVES : Valérie CADOT PRI : SMT Ghaffary, Gert GH KEMA