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De nouvelles pistes génétiques pour conférer la résistance à l’orobanche au tournesol

Depuis 2009 en France, l’orobanche du tournesol sévit sur les cultures et chaque année, les régions infestées s’étendent. Engagés dans un projet financé par Promosol, l’Inra de Toulouse et ses partenaires explorent les interactions entre le tournesol et l’orobanche pour mieux gérer le risque induit par cette plante parasite.

. © Inra, Stéphane Muños
Mis à jour le 14/09/2016
Publié le 23/06/2016

L’orobanche du tournesol (Orobanche cumana), une plante qui parasite la culture

Le tournesol (Helianthus annuus L.) est cultivé pour ses graines destinées à l’alimentation humaine, animale mais aussi à la lipochimie. Sa culture est victime en Europe et en Asie des infestations d’orobanche (Orobanche cumana), plante parasite pouvant causer jusqu’à 80 % de pertes de rendement. De propagation rapide, ses graines peuvent survivre dans le sol pendant plus de 10 ans. Pour contrôler son infestation, la sélection de variétés de tournesol résistantes semble la voie la plus efficace et durable.

Evaluation de la résistance de lignées de tournesol au cours du cycle de vie de l’orobanche

Le cycle de vie de l'orobanche compte quatre étapes principales, les trois  premières sont souterraines : (1) germination, (2) fixation-pénétration du parasite dans les racines de l’hôte (formation de l’haustorium), (3) formation du tubercule et (4) émergence de la tige se terminant par la floraison et la production de graines. 101 lignées recombinantes consanguines de tournesol, issues de la collection française des ressources génétiques maintenues par l’Inra de Toulouse, ont été testées pour leur résistance à plusieurs origines d’O. cumana au cours des stades (2), (3) et (4). Les expériences ont été menées en rhizotron, en conteneurs et au champ à Cordoue (Espagne) par inoculation artificielle. La résistance à l’orobanche a été mesurée par phénotypage aux étapes (2) à (4) du développement du parasite. Toutes les lignées ont aussi été génotypées sur la plateforme Inra Gentyane (voir encadré) grâce à une puce de génotypage haut débit développée dans le cadre du PIA SUNRISE (Voir en Savoir Plus).

Analyse du contrôle génétique de la résistance au sein du pathosystème H. annuus / O. cumana

L’expression de la résistance est complexe. Des gènes de résistance ont été cartographiés mais ces résistances totales, déjà introduites chez certains hybrides, ont déjà été contournées par le parasite dans certaines régions européennes. Afin de rendre la résistance durable, les chercheurs ont cartographié des résistances quantitatives (QTLs) pouvant bloquer le parasite à différentes étapes de son cycle. Cette stratégie de couplage des résistances majeures avec d’autres, quantitatives, permet de renforcer le caractère résistant et d’éviter le risque de contournement.
Le phénotypage a révélé trois profils de lignées : résistantes, sensibles et partiellement résistantes. En combinant ces données avec celles du génotypage du tournesol (21 200 marqueurs polymorphes), 17 QTLs contrôlant la résistance de différentes origines d’orobanche ont été cartographiés. Deux QTLs semblent prometteurs : l’un contrôle le stade précoce de l’interaction, l’autre le nombre de pousses aériennes d’orobanche lors du dernier stade. La fixation des radicules du parasite à la racine de tournesol est une étape essentielle pour établir l'interaction et permettre au parasite de croître. On observe un brunissement au point de fixation avec l'hôte chez certaines lignées de tournesol disposant d’un mécanisme rendant l'interaction rapidement incompatible. De même, au stade de formation du tubercule, le degré de résistance s’observe par le contraste entre la présence de tubercules sains (couleur jaune) ou nécrotiques (couleur brune).

Une ouverture sur de nouveaux programmes de sélection

Pour mieux caractériser l'interaction entre la plante hôte et son parasite et pour mettre au point des résistances durables, de nouveaux outils de phénotypage en routine seront nécessaires. Des expérimentations aux champs sont à poursuivre pour analyser des facteurs environnementaux : composition des sols, rôle de la pluviométrie sur l’expression des symptômes, contribution des adventices et de la microflore du sol. On disposera ainsi d’une vision plus complète de la dynamique de cette étonnante interaction. Le QTL contrôlant le nombre de pousses aériennes de l’orobanche peut quant à lui, faire rapidement l’objet d’une intégration dans les programmes de sélection.

Sources

  • UMR1145 GENIAL Ingénierie Procédés Louarn J., Boniface M.-C., Pouilly N., Velasco L., Pérez-Vich B., Vincourt P., Muños S., « Sunflower Resistance to Broomrape (Orobanche cumana) Is Controlled by Specific QTLs for Different Parasitism Stages », Frontiers in Plant Science, 2016 May 10;7:590. doi: 10.3389/fpls.2016.00590. eCollection 2016..

En savoir plus

Sont associés à ce programme de recherche les partenaires suivants :

  • Promosol (financeur du projet): association regroupant l’UFS (Union Française des Semenciers) ; Terres Univia, l’interprofession des huiles et protéines végétales ; Terres Inovia et l’Inra
  • Université de Nantes (Laboratoire de pathologie végétale)
  • CSIC Cordoue (Consejo Superior de Investigaciones Cientificas  - Instituto de Agricultura Sostenible) Espagne

A propos

la plateforme de génotypage séquençage à haut débit : Gentyane

plateforme de génotypage et de séquençage

http://gentyane.clermont.inra.fr/

Gentyane est une plateforme de génotypage et de séquençage, labellisée IBISA (Infrastructures en Biologie Santé et Agronomie) et s’inscrit dans un réseau de plateformes mis en place par le département Biologie et Amélioration des Plantes (BAP). Rattachée au centre Inra Auvergne Rhône-Alpes à Clermont-Ferrand, elle est intégrée à l’UMR INRA-Université Blaise Pascal (UBP) 1095 « Génétique, Diversité et Écophysiologie des Céréales (GDEC) ». Elle a été créée à partir de financements obtenus de la DSPPV INRA, du Conseil Régional Auvergne Rhône Alpes, du GIS IBISA et de fonds Européens FEDER.

Objectifs scientifiques de la plateforme :

  1. Appuyer les recherches conduites dans les différentes équipes  de l’UMR GDEC ;
  2. Réaliser des prestations de génotypage et de séquençage pour le compte d’autres équipes INRA ou d’autres organismes publics et privés ;
  3. Assurer une veille technologique permettant de mettre en place de nouveaux outils répondant mieux, plus rapidement et à un coût moindre aux attentes des utilisateurs.

Prestations proposées : Extraction d’ADN, Génotypage (Microsatellite, SNP Kaspar, SNP Axiom), Séquençage (Illumina MiSeq).
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PROMOSOL

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PROMOSOL est une association pour la Promotion de la Sélection des Plantes Oléagineuses. Elle réunit Terres UNIVIA (l’interprofession des huiles et protéines végétales), Terres INOVIA (l’institut technique des producteurs d’oléagineux, de protéagineux, de chanvre et de leurs filières), l’INRA (l’Institut National de Recherche Agronomique) et l’UFS (l’Union Française des Semenciers).

L’association PROMOSOL a pour objectif de soutenir le développement de connaissances autour de la sélection des plantes oléagineuses et d’encourager les actions favorisant la diffusion du progrès scientifique. Pour atteindre cet objectif, l’association s’appuie sur la qualité de son réseau, aussi bien en termes de nombre d’acteurs impliqués que sur l’expertise de ses membres.

Depuis 39 ans, PROMOSOL constitue un modèle de collaboration entre la recherche publique et la recherche privée, dont l’aboutissement est l’accroissement des connaissances  autour de la sélection du colza et du tournesol, grâce à la mise en place de nombreux programmes de recherche.
Contact : laetitia.authenac@ufs-asso.com
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Sunrise 

logo SUNRISE. © Inra
© Inra

Sunrise est un Projet d’Investissement d’Avenir (PIA) financé pour 8 ans (2012-2020) par l’ANR et labellisé par le GIS Biotechnologies vertes et le pôle de compétitivité Agri-Sud-Ouest-Innovation.

Budget : 21,6 millions d’euros dont 7 millions subventionnés par l’ANR

Sunrise vise 3 objectifs principaux :

  • Améliorer la production d’huile du tournesol dans des conditions adaptées au changement climatique et respectueuses de l’environnement
  • Comprendre les bases génétiques et moléculaires contrôlant la physiologie et le développement de la plante pour prédire les caractéristiques des hybrides
  • Développer pour l’ensemble de la filière des outils et des méthodes permettant de mieux maîtriser la culture

Le projet SUNRISE coordonné par Unité Mixte de Recherche "Interactions Plantes-Microorganismes" (UMR LIPM, INRA Toulouse) regroupe 16 partenaires publics et privés

  • 9 laboratoires de recherche publics rattachés à l’Inra, à l’Université Pierre et Marie Curie, à l’Université Paris Sud, au CNRS, à l’Université Toulouse I, à l’université de Bordeaux
  • 6 entreprises semencières : Biogemma, Caussade, Maïsadour, RAGT 2n, Soltis, Syngenta
  • 1 institut technique : Terres Inovia

http://www.sunrise-project.fr