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Résistance aux pathogènes et aux ravageurs, Diversité et Durabilité

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bandeau ReDD

Contexte socio-économique et scientifique

  • Il est primordial de lutter contre les ravageurs et les pathogènes des plantes afin de réduire l’utilisation des pesticides, en utilisant des résistances génétiques et en améliorant la durabilité de celles-ci.
  • Nous travaillons sur des plantes d’importance agronomique, dans un contexte Méditerranéen : tomate, piment et poivron, melon, pêche. Nous utilisons également la plante modèle arabidopsis.
  • Nous mettons en place des résistances vis à vis d’une large gamme de pathogènes et ravageurs : des virus, des oomycètes, des pucerons. Nous étudions les différents types de mécanismes de résistance aux biotrophes (résistances causes par les effecteurs, perte de sensibilité aux pathogènes, résistances polygéniques).

Nos Objectifs sont

  • De caractériser les bases génétiques et fonctionnelles des résistances
  • De mettre en évidence la diversité des facteurs de résistances génétiques chez les plantes
  • De mettre à disposition de nouveaux allèles et de nouvelles combinaisons génétiques en vue d’élargir les spectres et niveaux de résistance, ainsi que leur durabilité
  • De prédire la capacité des pathogènes et des ravageurs à s’adapter aux plantes en étudiant leurs modes d’interaction 

Nos projets

Résistances aux virus par perte de sensibilité

REDD Virus

Pour infecter les plantes, les virus doivent utiliser et détourner des facteurs de leur hôte. En revanche, quand ils ne peuvent plus être recrutés par les pathogènes, ces facteurs peuvent être utilisés comme résistances génétiques.

Nous caractérisons des facteurs de sensibilité aux virus chez les plantes et, à partir de ces facteurs, nous développons des résistances génétiques chez des plantes à intérêt agronomiques.

  • En explorant la diversité génétique des légumes d’intérêt et des espèces sauvages qui leur sont apparentées.
  • En étudiant les interactions entre plante et virus, en décryptant les voies moléculaires de la mise en place des mécanismes de résistance  
  • En cherchant des résistances dans des populations de plantes mutagenisées ou en développant par biotechnologie des allèles synthétiques

Publications représentatives

Bastet, A., Lederer, B., Giovinazzo, N., Arnoux, X., German-Retana, S., Reinbold, C., Brault, V., Garcia, D., Djennane, S., Gersch, S., Lemaire, O., Robaglia, C. and Gallois, J.-L. (2018) Trans-species synthetic gene design allows resistance pyramiding and broad-spectrum engineering of virus resistance in plants. Plant Biotechnol. J. [link]

Bastet, A., Robaglia, C. and Gallois, J.L. (2017) eIF4E Resistance: Natural Variation Should Guide Gene Editing. Trends Plant Sci, 22, 411-419. [link]

Boualem, A., Dogimont, C. and Bendahmane, A. (2016) The battle for survival between viruses and their host plants. Curr Opin Virol, 17, 32-38. [link]

Gauffier, C., Lebaron, C., Moretti, A., Constant, C., Moquet, F., Bonnet, G., Caranta, C. and Gallois, J.L. (2016) A TILLING approach to generate broad-spectrum resistance to potyviruses in tomato is hampered by eIF4E gene redundancy. Plant J, 85, 717-729. [link]

Oomycètes

oomycetes

Les oomycètes contournent rapidement les résistances génétiques déployées au champ, habituellement conférées par des gènes majeurs de résistance. La résistance polygénique, qui exerce une pression de sélection plus faible sur les cibles génétiques du pathogène, et en exploitant des résistances d’origines géographiques différentes pourrait ralentir ou gêner la capacité du pathogène à s'adapter à ces combinaisons.

Nous identifions et caractérisons les facteurs quantitatifs végétaux dans les plantes (tomate et poivron) et identifions les facteurs d'agressivité chez deux de leurs principaux pathogènes oomycètes (Phytophthora infestans et P. capsici, respectivement):

  • en explorant la diversité naturelle des cultures maraîchères et des espèces sauvages apparentées
  • en explorant la diversité au sein des pathogènes des zones géographiques cultivées et non cultivées
  • en étudiant les interactions entre plantes et oomycètes et en décryptant la résistance partielle au niveau moléculaire
  • en évaluant la robustesse de ces résistances face aux variations environnementales (biotiques et abiotiques)
  • en développant de nouveaux génotypes associant des allèles de résistance polygénique et en évaluant leur efficacité face aux oomycètes       

Publications représentatives

Caromel B, Hamers C, Touhami N, Renaudineau A, Bachellez A, Massire A, Damidaux R, Lefebvre V (2015). Screening tomato germplasm for resistance to late blight.  INNOHORT, Innovation in Integrated & Organic Horticulture. ISHS International Symposium, Avignon (France), 8-12 June 2015, pp 15-16

Mallard et al. (2013). A key QTL cluster is conserved among accessions and exhibits broad-spectrum resistance to Phytophthora capsici: a valuable locus for pepper breeding. Mol Breeding 32(2):349-364

Nicolaï et al. (2013). Genotyping a large collection of pepper (Capsicum spp.) with SSR loci brings new evidence for the wild origin of cultivated C. annuum and the structuring of genetic diversity by human selection of cultivar types. Genet Resour Crop Ev 60:2375-2390

Thabuis et al. (2003). Comparative mapping of Phytophthora resistance loci in pepper germplasm: evidence for conserved resistance loci across Solanaceae and for a large genetic diversity. Theor Appl Genet 106(8):1473-1485

Bases génétiques et fonctionnelles de la résistance aux pucerons

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Les pucerons constituent une menace majeure pour les cultures en raison des dommages directs qu'ils causent et des virus qu'ils transmettent. Ils s'adaptent rapidement aux pesticides, souvent nocifs pour l'environnement. Nous avons caractérisé des résistances quantitatives et qualitatives dans les ressources génétiques de la pêche (au puceron vert Myzus persicae) et du melon (à Aphis gossypii) et nous cherchons à construire des résistances durables en étudiant leurs bases génétiques et fonctionnelles.

Nous mettons l'accent sur les résistances qualitatives (gènes R) qui confèrent à la fois une résistance aux pucerons et aux virus qu'ils transmettent, chez la pêche (gène Rm) et chez le melon (gène Vat):

  • nous caractérisons les gènes R et leurs homologues impliqués dans la résistance (clonage et validation fonctionnelle) et les effecteurs des pucerons reconnus par les gènes R. Nous étudions les processus de résistance déclenchés par la reconnaissance,
  • nous évaluons les capacités d’adaptation des pucerons aux résistances (évitement de la reconnaissance et adaptation aux processus déclenchés). Nous cherchons à améliorer la durabilité en modélisant pour définir des caractères liés à cette durabilité, en identifiant des QTL pour ces caractères, et finalement en combinant les gènes R et les QTL,
  • nous développons des biopesticides à partir de métabolites secondaires du pêcher impliqués dans la résistance au puceron vert du pêcher et dont nous avons découvert l’action très toxique sur les pucerons.

Publications représentatives

Schoeny, A., A. Desbiez, et al. (2017). Impact of Vat resistance in melon on viral epidemics and genetic structure of virus populations. Virus Research 241: 105-115. [link]

Boissot, N., A. Schoeny, et al. (2016). Vat, an amazing gene conferring resistance to aphids and viruses they carry: from molecular structure to field effects." Frontiers in Plant Science 7: 1420. [link]

Boissot, N., S. Thomas, et al. (2016). NBS-LRR-mediated resistance triggered by aphids: viruses do not adapt; aphids adapt via different mechanisms BMC Plant Biology 16: 25. [link]

Thomas, S., F. Vanlerberghe-Masutti, et al. (2016). Insight into the durability of aphid resistance from the demo-genetic study of Aphis gossypii populations in melon crops. Evolutionary Applications 9(6): 756-768. [link]

Dogimont, C., Chovelon, V., Pauquet, J., Boualem, A. and Bendahmane, A. (2014) The Vat locus encodes for a CC-NBS-LRR protein that confers resistance to Aphis gossypii infestation and A. gossypii-mediated virus resistance. Plant J, 80, 993-1004. [link]