Des nouvelles résistances aux agents pathogènes introgressées dans les plantes cultivées sont fréquemment contournées dans différents pathosystèmes, engendrant des épidémies et des pertes économiques. En conséquence, la compréhension des stratégies évolutives impliquées dans l’adaptation des populations pathogènes est nécessaire pour améliorer la gestion durable des résistances. Bremia lactucae, agent pathogène de la laitue est un organisme diploïde, hétérothallique avec des cycles de reproduction sexuée et asexuée. Cet oomycète est soumis aux fortes pressions de sélection exercées par des gènes de résistance de la plante hôte. Sous cette pression de sélection, les populations de B. lactucae ont montré une rapide adaptation aux résistances hôtes qui se sont donc avérées peu durables. L’étude de la structure génétique d’un agent pathogène peut permettre de comprendre les mécanismes évolutifs impliqués dans le contournement des résistances variétales. Ainsi, une étude de la structure génétique (neutre et potentiellement soumise à sélection) des populations de B. lactucae en France a été conduite afin d’identifier les forces évolutives impliquées dans le contournement des résistances de l’hôte et de déterminer l’influence des pressions de sélection des gènes de résistance de la plante hôte sur cette structure. J’ai validé 12 microsatellites, marqueurs moléculaires neutres, pour analyser la structure génétique de B. lactucae en France. Plus de 800 isolats ont été prélevés dans les plus importants bassins de production de la plante hôte, Lactuca sativa. Ces isolats ont été prélevés sur différentes variétés regroupées selon leur combinaison de gènes de résistance. Par ailleurs, une prospection dans le compartiment sauvage a permis d’échantillonner des isolats de B. lactucae sur la plante hôte adventice L. serriola. Le polymorphisme de plusieurs effecteurs candidats à motif RxLR, a été étudié dans différentes populations de Bremia. La faible diversité génétique et l’excès d’hétérozygotie observés sont en faveur d’une reproduction clonale mais de rares évènements de reproduction sexuée sont également suggérés par les résultats. Par ailleurs, la faible différenciation génétique entre populations suggère des flux de gènes importants à l’échelle des régions. Des flux de gènes ont également été mis en évidence entre le pathosystème du compartiment sauvage et le pathosystème du compartiment cultivé évoquant un possible rôle de réservoir génétique des plantes hôtes adventices. Une structuration des populations en plusieurs lignées clonales résultant de la pression de sélection des gènes de résistance des cultivars est également indiquée par l’analyse des résultats des marqueurs neutres et sélectionnés. La caractérisation de la structure des populations de B. lactucae nous permet de mettre en évidence le fort potentiel évolutif (flux de gènes importants, système de reproduction mixe, sélection de mutants et de migrants par les gènes de résistance) de B. lactucae expliquant la rapide adaptation aux résistances hôtes. Ainsi, nous pouvons suggérer des pistes de gestion des gènes de résistance comme favoriser l’utilisation de résistances quantitatives et l’utilisation de cultures d’association afin d’améliorer la durabilité des résistances. / Resistance genes introgressed into cultivated plants are frequently overcame by pathogens, causing outbreaks and economic losses. Therefore, understanding the evolutionary strategies involved in the adaptation of pathogen populations is needed to improve the sustainable management of resistance. Bremia lactucae, the lettuce downy mildew, is under strong selection pressure exerted by host resistance genes. Under this selection pressure, B. lactucae populations showed a rapid adaptation to host resistance. The study of pathogen genetic structure may help to understand the evolutionary mechanisms involved in the overcoming of resistant genes. Study of the genetic structure (neutral and potentially selected markers) of B. lactucae populations in France was conducted in order to identify the evolutionary forces involved in the adaptation of the plant pathogen and to determine the influence of selective pressure of host resistance genes on the population structure. We developed 12 microsatellites markers, to study genetic structure of B. lactucae populations in France. Over 800 isolates were collected from the most important production areas of the host plant, Lactuca sativa. These isolates were taken from different cultivars grouped according to their resistance gene combinations. Moreover, a prospection in the wild compartment allowed sampling isolates of B. lactucae on the wild host L. serriola. The polymorphism of several RxLR candidate effectors was studied in several Bremia populations. Our results showed clonality in Bremia populations but rare events of sexual reproduction are also suggested. Weak genetic differentiation between populations suggested important gene flow between populations at French regional scale. Gene flow was also found between the wild and the crop pathosystems indicating a possible role of wild host plants as genetic reservoir. Moreover, analyzing the population genetic structure suggests the presence of different clonal lineages, resulting probably from selection pressure of resistance genes. Characterizing the population structure of B. lactucae allowed to highlight the strong evolutionary potential (significant gene flow, mixed mating system, selection by resistance genes) of B. lactucae explaining its rapid adaptation to host resistance. Thus, we can suggest some management strategies of resistance genes as promoting the use of quantitative resistance and use of crop association to improve the durability of resistance.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RONICELY PEREIRA ROCHA.pdf: 1201740 bytes, checksum: 8384cf7116569f97d1ffa7453aede72b (MD5) Previous issue date: 2007-03-05 / Lettuce is the highest consumed vegetable in Brazil. It can however be severely affected by the fungus Sclerotinia sclerotiorum, Sclerotinia minor and Bremia lactucae; diseases considered to be ground and aerial part, respectively. The objective of this experiment was to evaluate the effect of different mulches, fungicides and one foliar fertilizer on the incidence of lettuce drop and severity of downy mildew in crisp type lettuce cultivars. Two experiments were carried out on the Fazenda Escola Capão da Onça, within the Universidade Estadual de Ponta Grossa, during the summer and winter season, with natural conditions of fungus infection. The experimental design was a completty randomized blocks with treatments arranged in split plots. This involved the combination of 3 types of mulches as black polypropylene, oats straw and bare ground. It also included two cultivars of crisp type lettuce Vera and Isabela. And four methods of control were used: 3 fungicides, metalaxyl + chlorothalonil, fenamidone and procimidone, a foliar fertilizer (Hortifós PK), and a control. For each treatment four repetitions were performed. The doses of each product applicateded were: metalaxyl + chlorothalonil 100 g a.i/100 L H2O, fenamidone 15 g a.i/100 L H2O, procimidone 75 g a.i/100 L H2O and foliar fertilizer 135 dosage of 135 g P2O5 + 100 g K2O/100 L H2O in the first application after seedling transplanting. In the subsequent applications were added 67.5 g P2O5 and 67.5 g K2O/100 L H2O and then continued until a maximum of 405 g P2O5 + 405 g K2O/100 L H2O was reached. This occurred in the fifth spraying, and this dosage remained until crop harvest. The first spray was performed at transplanting with subsequent applications occurring at intervals of 7 days. The incidence of lettuce drop was evaluated during the rosette phase and at the time of harvest, in 24 plants per parcel. The severity and the percentage of leaves with downy mildew symptoms and the plant fresh weight and biomass were evaluated in 8 plants per parcel at the time of harvest. Harvest occurred 45 and 57 days after the transplanting, for the summer and winter season experiments, respectively. For both seasons the incidence of lettuce drop was higher in the harvest phase than the phase of rosette. Covering with oat straw and black polypropylene reduced the lettuce drop in the summer season. Black polypropylene also reduced the percentage of leaves with downy mildew symptoms. The fungicide procymidone provided the best control of lettuce drop, while metalaxyl + chlorothalonil and foliar fertilizer showed better control of downy mildew. The Vera cultivar was revealed to be more susceptible to lettuce drop and downy mildew, however, it presented greater plant fresh weight and biomass than Isabela cultivar in the summer season. Keywords: ground covering, methods of control, Lactuca sativa L, Bremia lactucae and Sclerotinia sclerotiorum. / A alface é a hortaliça folhosa mais consumida pelos brasileiros. O seu cultivo é severamente afetado pelos fungos Sclerotinia sclerotiorum, Sclerotinia minor, e Bremia lactucae, doenças consideradas de solo e parte aérea, respectivamente. Com o objetivo de avaliar o efeito de coberturas de solo, diferentes fungicidas e um fertilizante foliar sobre a incidência da podridão de Sclerotinia e sobre a severidade do míldio em cultivares de alface (Lactuca sativa L.) tipo crespa, foram realizado dois experimentos na Fazenda Escola Capão da Onça pertencente a Universidade Estadual de Ponta Grossa no município de Ponta Grossa, PR nas estações de verão e inverno em condições naturais de infecção. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao acaso, onde os tratamentos foram arranjados em parcela sub-subdivididas, provenientes da combinação de 3 sistemas de cultivo (polipropileno preto, palhada de aveia e solo nú), duas cultivares de alface tipo crespa (Vera e Isabela) e 4 metódos de controle (3 fungicidas – metalaxyl + chlorothalonil, fenamidone e procimidone; um fertilizante foliar - Hortifós PK) além da testemunha, com 4 repetições. As doses de cada produto foram: metalaxyl + chlorothalonil 100 g i.a./100 L H2O, fenamidone 15 g i.a./100 L H2O, procimidone 75 g i.a./100 L H2O e fertilizante foliar na dosagem de 135 g P205 + 135 g K2O/100 L H2O na primeira aplicação, logo após o transplantio das mudas. Nas aplicações seguintes foram adicionados 67,5 g P205 e 67,5 g K2O/100 L H2O até que se atingisse o máximo de 405 g P205 + 405 g K2O/100 L H2O, o que aconteceu na quinta pulverização, permanecendo com essa dosagem até a colheita. As aplicações tiveram início no transplantio das mudas e as subseqüentes em intervalos de 7 dias. Avaliou-se incidência de podridão de Sclerotinia na fase de roseta e no momento da colheita da cultura da alface em 24 plantas/parcela, severidade e porcentagem de folhas com sintomas de míldio, massa fresca e biomassa em 8 plantas/parcela. A colheita foi realizada 45 e 57 dias após o transplantio, para o experimento conduzido na estação de verão e inverno, respectivamente. A incidência de podridão de Sclerotinia foi maior na fase de colheita quando comparada com a fase de roseta para ambas estações. A palha de aveia e polipropileno preto reduziram a podridão de Sclerotinia na estação de verão, sendo que esta última cobertura de solo também proporcionou redução da porcentagem do número de folhas com sintomas de míldio. O fungicida procimidone proporcionou o melhor controle da podridão de Sclerotinia e os produtos metalaxyl + chlorothalonil e o fertilizante foliar foram os que melhor controlaram o míldio. A variedade Vera mostrou-se mais suscetível a podridão de Sclerotinia e ao míldio, entretanto, apresentou maior massa fresca e biomassa que a variadade Isabela na estação de verão.

Les oomycètes représentent un groupe d’organismes très diversifiés responsables de diverses maladies d’animaux et de plantes. En agriculture le mildiou de la pomme de terre, causé par un oomycète phytopathogène, occasionne à lui seul des pertes économiques mondiales annuelles de 3 à 5 milliards de dollars américains. La lutte contre le mildiou de la pomme de terre et de la laitue, causés respectivement par, Phytophthora infestans et Bremia lactucae, repose en grande partie sur l’utilisation de fongicides. Cependant, l’apparition de nouvelles souches résistantes au métalaxyl a réduit de manière substantielle l’efficacité des fongicides de synthèse. De plus, les fongicides doivent être appliqués au moment opportun pour être efficaces contre le mildiou. L’approche par modélisation constitue donc une option intéressante pour améliorer la lutte contre les mildious en offrant la possibilité de prédire les périodes à risque et d’améliorer la régie d’application des fongicides. Toutefois, l’évaluation de ces modèles a montré qu’ils manquent de précision et que leur efficacité varie d’une année à l’autre. Ce manque de précision peut s’expliquer en partie par l’absence de considération de la présence ou de l’abondance de l’inoculum aérien. P. infestans et B. lactucae produisent un inoculum adapté à la dispersion aérienne. Cependant, il existe un manque de connaissance notable dans la littérature sur l’aérobiologie de ces deux oomycètes phytopathogènes. Un modèle de simulation dynamique qui intègrerait l’information sur l’aérobiologie de l’agent pathogène permettrait de prédire plus efficacement les périodes de risque d’infection par le mildiou. Ainsi, l’objectif général de ce projet de doctorat était d’améliorer la connaissance sur l’aérobiologie de deux oomycètes (P. infestans et B. lactucae) dans l’optique de mieux comprendre et prédire les périodes d’infection du mildiou de la pomme de terre et de la laitue. Dans un premier temps, la distribution spatiotemporelle des spores à l’échelle d’une région de production de monoculture de pommes de terre a été déterminée. Les résultats ont montré que la distribution des spores est hétérogène et l’efficacité des mesures prophylactiques peut être évaluée à l’aide de l’aire sous la courbe de progression de l’inoculum aérien. De plus, l’information dérivée de l’implantation d’un réseau de capteur permet de pondérer le risque d’infection estimé par les modèles prévisionnels. Dans un deuxième temps, la relation entre la concentration aérienne de spores et l’intensité du mildiou a été établie. Cette relation a permis de définir des seuils d’intervention basés sur la concentration aérienne de spores. Dans le pathosystème de la pomme de terre, le seuil d’intervention varie en fonction des lignées clonales de P. infestans alors que dans celui de la laitue, ce seuil ne tient pas compte des lignées clonales de B. lactucae. Un outil moléculaire pour le comptage des spores a été développé pour pallier aux inconvénients liés à la quantification des spores au microscope. Les résultats de cette étude ont montré, entre autres, que sous conditions climatiques au Canada deux heures de mouillure sont suffisantes pour l’établissement d’une infection par B. lactucae, contrairement aux trois à quatre heures de mouillure proposées dans la littérature. Dans un troisième temps, un modèle de simulation de la concentration aérienne des spores a été développé. La relation entre le nombre de spores observées à l’heure et le nombre de spores prédit à l’heure est linéaire. Dans plus de 94% des cas, les coefficients de détermination de la régression entre le nombre de spores observées et celui prédit sont supérieurs à 0,7. Même si ce modèle est une première dans la littérature publiée et représente une avancée significative dans l’aérobiologie des oomycètes, il est à améliorer notamment dans l’optique de pouvoir développer un modèle générique comme outil de recherche pour l’étude de l’aérobiologie des oomycètes phytopathogènes. En effet, l’étape à venir sera d’incorporer ce modèle comme module dans un système de support décisionnel pour prédire efficacement l’apparition des symptômes de mildiou. Les auteurs espèrent que ce modèle constituera la base pour le développement d’un modèle générique pour tous les oomycètes phytopathogènes à dispersion aérienne.

Des nouvelles résistances aux agents pathogènes introgressées dans les plantes cultivées sont fréquemment contournées dans différents pathosystèmes, engendrant des épidémies et des pertes économiques. En conséquence, la compréhension des stratégies évolutives impliquées dans l'adaptation des populations pathogènes est nécessaire pour améliorer la gestion durable des résistances. Bremia lactucae, agent pathogène de la laitue est un organisme diploïde, hétérothallique avec des cycles de reproduction sexuée et asexuée. Cet oomycète est soumis aux fortes pressions de sélection exercées par des gènes de résistance de la plante hôte. Sous cette pression de sélection, les populations de B. lactucae ont montré une rapide adaptation aux résistances hôtes qui se sont donc avérées peu durables. L'étude de la structure génétique d'un agent pathogène peut permettre de comprendre les mécanismes évolutifs impliqués dans le contournement des résistances variétales. Ainsi, une étude de la structure génétique (neutre et potentiellement soumise à sélection) des populations de B. lactucae en France a été conduite afin d'identifier les forces évolutives impliquées dans le contournement des résistances de l'hôte et de déterminer l'influence des pressions de sélection des gènes de résistance de la plante hôte sur cette structure. J'ai validé 12 microsatellites, marqueurs moléculaires neutres, pour analyser la structure génétique de B. lactucae en France. Plus de 800 isolats ont été prélevés dans les plus importants bassins de production de la plante hôte, Lactuca sativa. Ces isolats ont été prélevés sur différentes variétés regroupées selon leur combinaison de gènes de résistance. Par ailleurs, une prospection dans le compartiment sauvage a permis d'échantillonner des isolats de B. lactucae sur la plante hôte adventice L. serriola. Le polymorphisme de plusieurs effecteurs candidats à motif RxLR, a été étudié dans différentes populations de Bremia. La faible diversité génétique et l'excès d'hétérozygotie observés sont en faveur d'une reproduction clonale mais de rares évènements de reproduction sexuée sont également suggérés par les résultats. Par ailleurs, la faible différenciation génétique entre populations suggère des flux de gènes importants à l'échelle des régions. Des flux de gènes ont également été mis en évidence entre le pathosystème du compartiment sauvage et le pathosystème du compartiment cultivé évoquant un possible rôle de réservoir génétique des plantes hôtes adventices. Une structuration des populations en plusieurs lignées clonales résultant de la pression de sélection des gènes de résistance des cultivars est également indiquée par l'analyse des résultats des marqueurs neutres et sélectionnés. La caractérisation de la structure des populations de B. lactucae nous permet de mettre en évidence le fort potentiel évolutif (flux de gènes importants, système de reproduction mixe, sélection de mutants et de migrants par les gènes de résistance) de B. lactucae expliquant la rapide adaptation aux résistances hôtes. Ainsi, nous pouvons suggérer des pistes de gestion des gènes de résistance comme favoriser l'utilisation de résistances quantitatives et l'utilisation de cultures d'association afin d'améliorer la durabilité des résistances.

The effect of temperature and duration of leaf wetness (DLW) on sporulation of Bremia lactucae was determined for lettuce cv. Ithaca. A single spore isolate of B. lactucae was produced and was identified using lettuce differential lines each of which had known gene for resistance. Potted lettuce plants were inoculated with the isolate and incubated at 15 C, at 100% relative humidity for 24 h and then at a relative humidity lower than 70%. Seven days later, the plants were submitted to five different temperatures (5, 10, 15, 20 and 25 C) and six durations of leaf wetness (4, 6, 8, 10, 12 and 14 h). The number of spores produced was determined at the end of each wet period. After 4 h of incubation no spores were observed at any of the temperatures. Highest number of spores was found at 10 and 15 C for more than 10 h of DLW. The rate of sporulation rapidly increased between 8 and 10 h for all the temperatures, including 25 C, where the amount of spores produced was very low. The observed number of spores was transformed into proportion of maximum sporulation (PMS) by providing each data by the maximum number of spores observed for each experiment. The Richards model was used to describe sporulation as a function of leaf wetness duration and the rate and maximum value expressed as a function of temperature. This approach resulted in a three-dimensional equation that explained 87% of the variation in the PMS. Spore viability was also estimated for each temperature and DLW. It was zero after 6 h of incubation and reached almost the maximum after 10 h for all the temperatures. The sporulation model was validated under field conditions and it predicted high, medium, low, or no sporulation in 8 out of 11 times.

The aim of this Diploma thesis was to assess the cultivar tolerance of a chosen assortment of butterhead lettuce, leaf lettuce, iceberg lettuce and cabbage to fungal pathogens (Bremia lactucae, Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans). The experiment was conducted in the laboratory conditions of the gardening department FAPPZ of the Czech University of Agriculture in growth chambers. The lettuce experiments were done in given conditions with the temperatures of 18 - 20 °C under the regime 12 hrs. of light and 12 hrs. of darkness. The cabbage experiments were conducted in given conditions under the regime 12 hrs. of light and 12 hrs. of darkness with the temperatures of 14 °C during the day and 12 °C in the night. The lettuce plants were planted in dishes on fine sand. All experiments had infected and control variants. After emergence, the experimental plants were inoculated with variants of the selected pathogen. The plants were observed in 2 - 3 day intervals throughout the whole experiment. The experiment was assessed using the modified standard method according to Pawelec et al. (2006). A modified method with a percentage scale was used to assess the lettuce experiments. Cabbage experiments were evaluated with a scale of points ranging from 0 to 9 according to the percentage of infection on the plants. The results of the methodology were determined using the program Statistica 12. In the experiments evaluating the variety tolerance of a chosen assortment leaf lettuce and iceberg lettuce to the pathogen Bremia lactucae Bl:31, a statistically significant difference in the sensitivity to this pathogen was established. The results show that the most resistant varieties are Tarzan, Stamir, Adinal a Verala. The greatest sensitivity to the pathogen Bl:31 has a variety "Dětenická Atrakce" then Traper and Nikolaj. Effect of seed treatment with hot water (HWT) to suppress pathogen B. lactucae was statistically significant in the varieties "Dětenická Atrakce" (10% decrease) and Dubáček (7% decrease) compared with untreated infectious variant with HWT. In the sensitivity evaluation of varieties and lines of white cabbage was a statistically significant difference in infecting of pathogen Fusarium oxysporum f. Sp. conglutinans breed 1. The most significantly susceptible to the pathogen Foc was variety Pourovo late-season (degree of assault after inoculation was 6.52 points).

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