Impact of oilseed rape Rlm11 and RlmS resistance genes on the fungal microbiota associated with Leptosphaeria maculans and on the selection of avirulence alleles during the infectious cycle
Incidence des résistances Rlm11 et RlmS du colza sur le microbiote fongique associé à Leptosphaeria maculans et sur la sélection des allèles d'avirulence au cours du cycle infectieux
Résumé
The phytopathogenic fungus Leptosphaeria maculans causes stem canker, one of the most damaging diseases of oilseed rape Brassica napus. In Europe, the favored control method is genetic resistance managed by deploying resistant cultivars. While the study of the effect of these resistance genes often focuses on populations of the targeted pathogen, the impact on the associated fungal microbiota remains understudied, even though it contains other pathogens. This thesis aims to decipher the potential effect of two specific resistance genes, Rlm11 and RlmS, i) on the fungal community, including L. maculans and ii) on the allelic diversity of the corresponding avirulence genes in L. maculans, AvrLm11 and AvrLmS.The study is based on field sampling of leaves, stems and residues at time points correlated to the L. maculans life cycle. Samplings were achieved on susceptible and resistant genotypes with specific resistances Rlm11 or RlmS, or quantitative resistance. A total of 626 samples were collected. Fungal communities were described using two barcodes, the ITS and the Actin gene, demonstrated here to be a promising new barcode despite facing a lack of reference sequences. We have shown that the fungal community is mainly structured by the plant organ, leading us to define leaves, stems and residues as distinct ecological niches. These niches were characterized by changes in the abundance of the detected species rather than by their alternation. Although the effect was weaker, the cropping season and the plant genotype were also identified as significantly structuring the community. The genotype effect varies according to the genotype considered, in particular, according to the type of resistance, but also according to the cropping season. The evolution of certain pathogenic species was specifically studied, revealing an evolution during the cropping season in line with the description of their life cycles in the literature. Focusing on L. maculans, the multiplicity of genotypes available enabled us to characterize and compare the allelic diversity of avirulence genes under selection pressure. In accordance with the literature, AvrLm11 presented a majority allele, rare polymorphic alleles, and a deleted allele mainly detected on Rlm11 genotypes. AvrLmS, on the other hand, showed high allelic diversity across all plant genotypes.So, in the case of B. napus, structuring has been described at both fungal community and species level.
Le champignon phytopathogène Leptosphaeria maculans provoque la nécrose au collet, l'une des maladies les plus dommageables du colza, Brassica napus. En Europe, la méthode de lutte privilégiée est la résistance génétique gérée dans le déploiement de cultivars résistants. Alors que l'étude de l'effet de ces gènes de résistance se concentre souvent sur les populations de l'agent pathogène ciblé, l'effet sur le microbiote fongique associé reste peu décrit, bien qu'il contienne d'autres agents pathogènes. Cette thèse vise à décrypter l'effet potentiel de deux gènes de résistance spécifiques, Rlm11 et RlmS, i) sur la communauté fongique incluant L. maculans et ii) sur la diversité allélique des gènes d'avirulence correspondants chez L. maculans, AvrLm11 et AvrLmS.L'ensemble de l'étude est basé sur l'échantillonnage au champ de feuilles, tiges et résidus à des dates corrélées au cycle de vie de L. maculans. Ces prélèvements ont été réalisés sur des génotypes sensibles mais aussi résistants portant une résistance spécifique, Rlm11 ou RlmS, ou encore une résistance quantitative. L'ensemble du matériel biologique regroupe un total de 626 échantillons. Les communautés fongiques ont été décrites via l'utilisation de deux barcodes, l'ITS et le gène Actine, démontré ici comme nouveau barcode prometteur, bien que faisant face à un manque de séquences de référence. Nous avons montré que la communauté fongique est principalement structurée par l'organe de la plante, nous conduisant à définir feuilles, tiges et résidus comme des niches écologiques distinctes. Ces niches ont été caractérisées par l'évolution de l'abondance des espèces détectées plutôt que par leur alternance. Bien que d'effet plus faible, la saison culturale et le génotype de la plante ont eux aussi été identifiés comme structurant significativement la communauté. L'effet génotype varie selon le génotype considéré, en particulier selon le type de résistance, mais aussi selon la saison culturale. L'évolution de certaines espèces pathogènes a été spécifiquement étudiée, mettant ainsi en évidence une évolution au cours de la saison culturale conforme à la description de leur cycle de vie dans la littérature. Concernant L. maculans plus particulièrement, la multiplicité des génotypes disponibles a permis de caractériser et comparer la diversité allélique des gène d'avirulence sous pression de sélection. En accord avec les données de la littérature, AvrLm11 présentait un allèle majoritaire, des allèles polymorphes rares, et un allèle délété principalement détecté sur les génotypes Rlm11. AvrLmS quant à lui présentait une diversité allélique importante et sur tous les génotypes de plantes.Sur B. napus, une structuration a donc pu être décrite, tant à l'échelle de la communauté fongique qu'à l'échelle de l'espèce.