Analyse de la diversité taxonomique et fonctionnelle des champignons associés à l'orobanche rameuse, Phelipanche ramosa (L.) Pomel, plante parasite du colza d'hiver, Brassica napus (L.)". - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement
Theses Year : 2023

Analysis of the taxonomic and functional diversity of fungi associated with Phelipanche ramosa (L.) Pomel, a parasitic plant of winter oilseed rape, Brassica napus (L.)".

Analyse de la diversité taxonomique et fonctionnelle des champignons associés à l'orobanche rameuse, Phelipanche ramosa (L.) Pomel, plante parasite du colza d'hiver, Brassica napus (L.)".

Abstract

The recrudescence of field crops parasitic weeds (Orobanche, Phelipanche and Striga) has become very worrying and is a serious threat to the food security of countries around the Mediterranean basin. In France, the branching orobanche (Phelipanche ramosa (L.) Pomel) has been expanding massively in winter rapeseed plots since the early 2000s, with yield losses of 90% in the most severe cases. It also parasitizes other crops such as hemp, tobacco and buckwheat as well as some 50 species of weeds. In Côte d'Or and Haute-Saône, the orobanche is expanding on hemp and especially on rapeseed to the point that the situation forces farmers to grow other crops. There is no registered herbicide and its control is mainly based on partially effective preventive methods. As part of the Ecophyto plan, agroecological approaches need to be developed to replace herbicides with alternative biocontrol products. The objective of this project is to identify biocontrol products of the branching orobanche during its underground phase, i.e. as seeds or as stems not yet emerged. These biocontrol products may be fungal strains, strict pathogens of orobanche or opportunistic saprophytes, or secondary metabolites of fungal or plant origin (algae) and phytotoxic for seeds and / or stems during their growth phase in the soil. Two complementary approaches, one molecular, the other microbiological, will be followed to identify and isolate fungal candidates associated with lethal symptoms of orobanche seeds or stems taken from the rapeseed rhizosphere in infested plots. The molecular approach is based on high throughput sequencing to characterize and compare the diversity of fungal and endophytic fungal communities of healthy and symptomatic seeds and stems of orobanche. A comparative analysis of the diversity of these communities should reveal taxa associated with the symptoms and likely to participate in the control of orobanches. The microbiological approach will isolate fungi associated with symptoms. They will be tested for their phytotoxic activity to branching orobanche (seeds and stems). Special attention will be given to isolates of the Fusarium genus that, according to the literature, is the one most likely to harbor pathogenic species of orobanches. The mode of action of candidates selected at the end of these tests will be characterized by a cytological analysis. Cytological analysis will use light and electron microscopy tools to understand the mechanisms of penetration and colonization of orobanche seed tissues and stems and consider the use of selected candidates as biocontrol agents for the branching orobanche in the rhizosphere of rapeseed.
La recrudescence de certaines plantes adventices parasites (Orobanche, Phelipanche et Striga) des grandes cultures est devenue très préoccupante et constitue une menace sérieuse pour la sécurité alimentaire des pays du pourtour méditerranéen. En France, l'orobanche rameuse (Phelipanche ramosa (L.) Pomel) connaît une extension massive dans les parcelles de colza d'hiver depuis le début des années 2000 avec des pertes de rendements de 90% dans les cas les plus graves. Elle parasite également d'autres cultures comme le chanvre, le tabac et le sarrasin ainsi qu'une cinquantaine d'espèces adventices. En Côte d'or et en Haute-Saône, l'orobanche est en pleine expansion sur chanvre et surtout sur colza à tel point que la situation contraint les agriculteurs à cultiver d'autres cultures. Il n'y a pas d'herbicide homologué et son contrôle est principalement fondé sur des méthodes préventives à effet partiel. Dans le cadre du plan Ecophyto, des approches agroécologiques doivent être développées pour remplacer les herbicides par des produits alternatifs relevant du biocontrôle. L'objectif de ce projet est d'identifier des produits de biocontrôle de l'orobanche rameuse durant sa phase souterraine, c'est à dire à l'état de graines ou à l'état de tiges non encore émergées. Ces produits de biocontrôle peuvent être des souches fongiques, pathogènes strictes de l'orobanche ou saprophytes opportunistes, ou des métabolites secondaires d'origine fongique ou végétale (algues) et phytotoxiques pour les graines et/ou les tiges durant leur phase de croissance dans le sol. Deux approches complémentaires, l'une moléculaire, l'autre pasteurienne seront suivies pour identifier et isoler des candidats fongiques associés à des symptômes létaux de graines ou tiges d'orobanche prélevées dans la rhizosphère de colza, dans des parcelles infestées. L'approche moléculaire relève du séquençage haut débit pour caractériser et comparer la diversité des communautés fongiques et oomycètes endophytes de graines et tiges saines et symptomatiques d'orobanche. L'analyse comparative de la diversité de ces communautés devrait révéler les taxons associés aux symptômes et susceptibles de participer au contrôle des orobanches. L'approche pasteurienne, ou microbiologique permettra d'isoler les champignons associés aux symptômes. Ils seront testés pour leur activité phytotoxique vis-à-vis de l'orobanche rameuse (graines et tiges). Une attention particulière sera donnée aux isolats du genre Fusarium qui, selon la littérature, est celui le plus susceptible d'héberger des espèces pathogènes d'orobanches. Le mode d'action des candidats sélectionnés à l'issue de ces tests sera caractérisé par une analyse cytologique. L'analyse cytologique mettra en œuvre des outils de microscopie photonique et électronique pour comprendre les mécanismes de pénétration et colonisation de tissus de graines et tiges d'orobanche et envisager l'utilisation des candidats sélectionnés comme agents de biocontrôle de l'orobanche rameuse dans la rhizosphère du colza.
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Dates and versions

tel-04604596 , version 1 (07-06-2024)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04604596 , version 1

Cite

Dinïa Cartry. Analyse de la diversité taxonomique et fonctionnelle des champignons associés à l'orobanche rameuse, Phelipanche ramosa (L.) Pomel, plante parasite du colza d'hiver, Brassica napus (L.)".. Sciences du Vivant [q-bio]. Université de Bourgogne Franche Comté, 2023. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04604596⟩
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