Fonctions manipulées par les bio-agresseurs pour des plantes plus résistantes

Les mécanismes conduisant au développement de maladies sont dévoilés à travers l’identification de gènes indispensables impliqués et dont l’inactivation conduit à résistance accrue à trois bioagresseurs d’importance agronomique : nématodes, oomycètes et bactéries. Un brevet a été déposé sur l’implication des phytosulfokines dans ce mécanisme.

Cellules nourricières induites par le nématode à galles Meloidogyne incognita indispensables à leur cycle de développement. Les défauts de formation de ces structures chez les mutants pskr1 identifiés bloque le développement des nématodes en femelle.. © Inra, Bruno Favery
Publié le 25/04/2017
Mots-clés :

Manipulation des fonctions végétales par les bioagresseurs

Peu d’éléments sont connus sur le développement des maladies et en particulier sur les fonctions végétales manipulées par les bioagresseurs. Les nématodes à galles, les oomycètes et les bactéries du sol sont des bioagresseurs d’importance agronomique pour lesquelles les méthodes de lutte sont extrêmement limitées. Une meilleure connaissance du développement de ces maladies, en particulier des éléments de réponse communs ou spécifiques, devraient permettre de développer de nouvelles stratégies de lutte. Ainsi l’inactivation de gènes indispensables au développement des bioagresseurs dans la plante, comme ceux impliqués dans la formation des structures nourricières spécifiques, peut conduire à de nouvelles formes de résistance. Ces stratégies sont d’ores et déjà effective contre les virus (gènes de résistance récessifs tel EiF4E) et contre certains champignons (tel MLO).

Méthodes et dispositif de recherche

Pour mieux cerner les mécanismes dérégulés chez la plante confrontée aux stress biotiques, trois classes de bio-agresseurs ont été choisis pour leurs impacts dévastateurs en agriculture : les oomycètes (représentés par Hyaloperonospora parasitica), les nématode à galles (Meloidogyne incognita) et les bactéries telluriques (Ralstonia solanacearum). R. solanacearum agit en colonisant les vaisseaux du xylème conducteur d’eau et provoque le flétrissement et la mort de la plante. Les nématodes à galles sont des vers microscopiques présents dans le sol qui parasitent de nombreuses plantes cultivées. Ils induisent la formation d’un site nourricier spécialisé ainsi que des déformations des racines des plantes infectées. Lors de son infestation, les oomycètes développent, quant à eux, des hyphes intercellulaires et forment des haustoria leur permettant de se nourrir au détriment de leur hôte.

Implication des protéines PSKR1, CLV1, CLV2 et MAP65-3 dans la réaction aux agressions

Des plantes présentant des mutations dans des gènes dérégulés lors de l’infection de la plante par ces bioagresseurs, et en particulier lors de la différenciation des cellules hôtes en structures alimentaires spécialisées, présentent des résistances fortement accrues à deux voire trois de ces agents pathogènes. Ces gènes codent pour (i) le récepteur des phytosulfokines, PSKR1, peptides hormonaux sulfatés impliqués dans la re/dédifférenciation cellulaire, (ii) MAP65-3 une protéine impliquée dans l’organisation des réseaux de microtubules au cours des divisions nucléaires et (iii) pour 2 récepteurs CLAVATA, CLV1 et CLV2, connus pour leur implication dans le développement du méristème apical
L’absence du récepteur PSKR1 ou son inactivation conduit à des défauts de différenciation des structures nourricières des oomycètes et des nématodes entrainant une forte diminution du développement et/ou de la reproduction de ces agents pathogènes. Il est important de signaler que la résistance conférée par les gènes PSKR1 ou CLAVATA n’est pas associé à une altération du développement de la plante
Ces travaux révèlent comment les protéines participent au développement de la maladie et ouvrent de nouvelles perspectives pour de nouvelles stratégies de résistance chez les plantes. Des allèles mutants du gène PSKR1 sont actuellement recherchés chez la tomate et le concombre par une approche de Tilling afin d’évaluer la résistance de ces plantes aux bio-agresseurs. Les résultats obtenus sur le récepteur PSKR1 ont été protégés par un brevet international WO2012/017067 pour l’utilisation de ce gène dans la création de nouvelles formes de résistance aux bio-agresseurs.

Sources

  • Natalia Rodiuc et al., Evolutionary distant pathogens require the Arabidopsis phytosulfokine signalling pathway to establish disease, Plant, Cell & Environment (2016) 39,1396-1407.

En savoir plus sur le brevet

WO2012017067: PLANTES RÉSISTANTES AUX PATHOGÈNES ET PROCÉDÉS POUR LA PRODUCTION DE CELLES-CI
Résumé : « La présente invention concerne des gènes de plante impliqués dans la régulation négative de la résistance à des pathogènes de plante et des utilisations de ceux-ci. Plus particulièrement, l'invention concerne des plantes ayant une fonction phytosulfokine (PSK) déficiente et présentant une résistance augmentée à des pathogènes de plante. L'invention concerne en outre des procédés pour produire des plantes modifiées résistantes à différentes maladies. De plus, l'invention concerne des plantes ayant une fonction de récepteur PSK (PSKR) déficiente, et des procédés de criblage et d'identification de molécules qui modulent l'expression ou l'activité de PSKR ».
Déposants :

  • GENOPLANTE – VALOR, 28 rue du docteur Finlay, Paris

Inventeurs :

  • RODIUC, Natalia; (FR).
  • MARCO, Yves; (FR).
  • FAVERY, Bruno; (FR).
  • KELLER, Harald; (FR).