Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., 2006. / Härtill 5 uppsatser.

Blackleg, caused by Leptosphaeria maculans, inflicts greatest canola yield losses when plants are infected before reaching the six-leaf growth stage. Studies were conducted to model pseudothecia maturation and ascospore dispersal to help growers make timely foliar fungicide applications. Pseudothecia maturation occurred mostly during the second half of June or in July in 2017 and 2018 in North Dakota and ascospores concentrations peaked during mid to late June in both years. A logistic regression model developed using temperature and relative humidity predicted the maturation of pseudothecia and ascospore dispersal with approximately 74% and 70% accuracy respectively. In addition, trials to evaluate the efficacy of five seed treatment fungicides were conducted under greenhouse and field conditions. All treatments reduced (P = 0.05) disease severity on seedlings in greenhouse trials, but not in field trials. Seed treatments, while a valuable tool, should not be used as the only means to manage blackleg.

No description available.

Une méthode de lutte efficace contre le phoma du colza est l'utilisation de variétés résistantes mais l'efficacité des résistances spécifiques est peu durable. D'autres méthodes de lutte peuvent être mobilisées : lutte chimique et contrôle cultural (adaptation du travail du sol, de la date et de la densité de semis, ou de l'azote organique). La combinaison spatiale et temporelle des méthodes de lutte génétique, culturale et chimique dans le paysage permet de mieux contrôler la maladie et de préserver l'efficacité des résistances spécifiques et la rentabilité économique, tout en répondant aux exigences environnementales et toxicologiques de la production intégrée. Etant données les échelles d'espace et de temps considérées et la multiplicité des techniques, il est difficile de tester expérimentalement ces stratégies. SIPPOM-WOSR a donc été développé, a Simulator for Integrated Pathogen Population Management, for Winter OilSeed Rape. Il est composé de 5 modules simulant la production d'inoculum, la dispersion des ascospores, la croissance du peuplement végétal et le rendement accessible, l'évolution de la structure génétique des populations pathogènes, et l'infection. Les sorties sont l'indice de sévérité de la maladie et les pertes de rendement associées, le rendement, la marge brute, le coût énergétique des pratiques et l'indice de fréquence de traitement, ainsi que la structure des populations pathogènes, sous l'effet de forces évolutives. Des expérimentations et analyses de données ont été réalisées pour acquérir des connaissances et compléter des formalismes, par exemple sur la récurrence de l'épidémie ou sur l'effet de la résistance quantitative sur la sévérité de la maladie. Une analyse de sensibilité a été réalisée pour étudier la sensibilité des différents modules aux variations des paramètres. Des exemples de simulation montrent l'intérêt de SIPPOM pour tester des stratégies de gestion intégrée et durable d'une maladie.

Leptosphaeria maculans, agent de la nécrose du collet des crucifères, est un agent pathogène majeur du colza (Brassica napus). La lutte génétique est aujourd'hui le procédé le plus utilisé afin de protéger les cultures des attaques de ce champignon. Cette méthode se base principalement sur l'utilisation de cultivars possédant des gènes de résistance spécifique (Rlm) qui permettent le déclenchement des réactions de défense de la plante parla reconnaissance directe ou indirecte des produits des gènes d'avirulence correspondants (AvrLm) présents dans la population pathogène. Plusieurs de ces résistances ont déjà été massivement déployées en France et dans le monde, connaissant dans un premier temps un fort succès commercial grâce à la protection fournie, suivie d'une perte d'efficacité très rapide. Avant cette thèse, le nombre d'études au champ des processus impliqués dans le contournement d'un gène de résistance était très limité, en particulier chez les champignons. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'évolution moléculaire du gène d'avirulence AvrLm4-7sous pression de sélection, en profitant de son clonage et de la commercialisation récente de cultivars Rlm7, afin d'obtenir une étude précoce et détaillée des mécanismes moléculaires à l'origine du contournement d'une résistance spécifique. Le gène AvrLm4-7 présente l'originalité de coder pour une protéine responsable d'une double spécificité d'interaction vis-à-vis des gènes Rlm4 et Rlm7. Dans un premier temps, j'ai pu valider par mutagenèse dirigée le rôle primordial de l'acide aminé 120 dont la mutation affecte la reconnaissance d'AvrLm4 par Rlm4 sans toutefois altérer la reconnaissance d'AvrLm7 par Rlm7.Le contournement de la résistance Rlm7 a été ensuite analysé à l'aide d'une importante collection de souches prélevée sur deux sites expérimentaux indépendants (Grignon ; Versailles) sur une période de trois ans. Sur le premier site était cultivée une variété Rlm7 en monoculture avec un travail du sol simplifié tandis que sur le second site, le mode de culture incluait rotation culturale et enfouissement par labour des résidus de cultures. Il a ensuite été montré que, au contraire de la reconnaissance AvrLm4/Rlm4, un grand nombre d'évènements de mutation peuvent être à l'origine de la virulence d'une souche vis-à-vis de Rlm7. L'analyse moléculaire des souches virulentes et avirulentes de cette collection a ainsi permis de répertorier sept catégories d'évènements de mutation. La grande majorité des cas concerne la délétion d'AvrLm4-7 mais des mutations dues au RIP et plusieurs autres évènements de mutation provoquant l'introduction prématurée de codons stop dans la séquence codante du gène sont aussi observés. La majorité de ces évènements de mutation sont liés à la reproduction sexuée du champignon et ont lieu au sein même de la parcelle d'étude. Le phénotypage de cette collection a par ailleurs révélé un fort contraste entre les deux sites expérimentaux, démontrant ainsi l'importance des pratiques culturales dans le maintien de l'efficacité de la résistance Rlm7 dans le temps. En effet, après trois années de culture de cultivars Rlm7, la fréquence des souches virulentes a7 dans les populations du site de Versailles reste inférieure à 1 % contre environ 30 % sur le site de Grignon. Finalement, le phénotypage de la collection de souches a également montré que le contournement de Rlm7 s'accompagnait dans plus de 98% des souches de la résurgence de l'avirulence AvrLm3. Par l'étude de cette collection et par croisements génétiques, j'ai pu montrer que AvrLm3 n'était pas un nouvel allèle d'avrLm4-7 mais un second gène situé en région télomérique à 19.3 cM d'AvrLm4-7. J'ai également démontré une interaction fonctionnelle antagoniste entre AvrLm4-7 et AvrLm3 qui empêche la reconnaissance Rlm3 /AvrLm3 en présence d'AvrLm4-7 et explique la restauration de l'avirulence AvrLm3 lors de la perte de l'avirulence AvrLm7.Par une association originale de biologie moléculaire, de génétique des populations et d'agronomie, j'ai ainsi pu apporter une nouvelle illustration à la course aux armements entre un agent pathogène et sa plante hôte, les gènes AvrLm3 et AvrLm4-7 utilisant deux stratégies distinctes afin d'échapper à la reconnaissance de leurs gènes de résistance spécifiques.

La maîtrise des épidémies fongiques par l'utilisation de résistances génétiques occupe une place centrale dans mon parcours de recherches. En tant qu'épidémiologiste, j'étudie la biologie et la génétique des populations du champignon responsable du phoma (Leptosphaeria maculans) en relation avec la stabilité de l'efficacité des résistances du colza dans les agro-écosystèmes. Comme trame à mon rapport d'HDR, je propose de revenir sur ce parcours en montrant en quoi l'utilisation du concept d'"épidémie" verrouillait notre conception d'épidémiologistes en focalisant les travaux sur l'échelle de la parcelle pendant la saison culturale ; puis comment mes travaux sur les populations naturelles (d'escargots) m'ont permis d'enrichir ma vision d'agronome. Ces connaissances m'ont permis de travailler à renforcer la prise en compte conjointe de l'épidémiologie et de la génétique des populations en étudiant la transmission de descendants entre saisons culturales. J'ai en particulier produit des connaissances sur la production d'inoculum à l'issue de la saison culturale et sur la dissémination entre parcelles. En parallèle à la production de connaissances, mon investissement théorique m'a permis de proposer un cadre dans lequel l'épidémiologie - à condition de la penser en termes d'"épidémies cycliques" - peut permettre le dialogue entre génétique et agronomie, entre dynamique et évolution des populations. Ceci ouvre la perspective de travailler dans les agro-écosystèmes, sur la coévolution entre métapopulations pathogènes (les champignons) et métapopulations hôtes (les plantes), sous l'influence des actions humaines.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniversitet, 2008. / Härtill 4 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., 2008. / Härtill 4 uppsatser.

Blackleg is a disease of canola and rapeseed cultivars that is caused by the fungus Leptosphaeria maculans (Desm.) Ces. & de Not., and it is by far the most destructive pathogen of canola in North America. In recent years, blackleg strains belonging to pathogenicity groups (PG) 3 and 4 have been discovered in North Dakota. Recent outbreaks of the disease have added a sense of urgency to characterize the risk these new strains represent for the canola industry and to identify sources of resistance against them. Thus, the objectives of this study were to screen germplasm collections of Brassica rapa, B. napus. and B. juncea for their reaction to PG3 and PG4 and to evaluate the reaction of a sample of currently used canola commercial cultivars grown in North Dakota to PG3 and PG4 as means to estimate the risk these new strains represent. All canola germplasm and commercial cultivars were evaluated in replicated trials in greenhouse conditions using cotyledon bioassays. In 2009 and 2010, the effect of these strains, using five inoculation sequences, on the reaction of canola seedlings was also evaluated. Field trials were not conducted because of the limited geographical distribution of the new strains. No adequate sources of resistance were identified among the 277 B. rapa and 130 B. napus accessions evaluated; however, 22 of the 406 accessions of Brassicajuncea evaluated were considered to have moderate levels of resistance. B. juncea seedlings that survived these inoculations were self-pollinated and their progeny (F1) were also screened. As before, surviving seedlings were self-pollinated. These F2 seeds are the elite materials that could be used in future breeding programs. The complementary study evaluating the role of sequence inoculations in reaction of canola seedlings to blackleg indicated that an increased susceptibility to PG3 occurred when seedlings were first inoculated with PG4; however, reaction to PG4 was not enhanced by a prior inoculation with PG3. All 75 commercial cultivars evaluated were susceptible to PG3 and PG4, indicating that the risk these new strains represent to the canola industry of the region is serious. Further, when a subsample of 16 cultivars were challenged with PG2, they were either resistant or moderately resistant, suggesting the ratings the industry are using relate to reaction of those cultivars to PG2 but not to the new strains; thus, growers should use caution when using these ratings while deciding on which cultivars to plant. / North Dakota State University. Department of Plant Pathology / USDA North Central Canola Research Program / Northern Canola Growers Association

The phytopathogenic fungus <i>Leptosphaeria maculans</i> can cause blackleg disease on crucifers, which results in significant yield losses. Fungal diseases involve interactions between pathogenic fungi and host plants. One aspect of these interactions is mediated by secondary metabolites produced by both fungi and host plants. Phytotoxins and elicitors as well as phytoanticipins and phytoalexins are metabolites produced by fungi and plants, respectively. This thesis describes and discusses the isolation, structure, biological activity and biosynthesis of the secondary metabolites produced by L. maculans.<p> The elicitor-toxin activity bioassay guided isolation of elicitors and phytotoxins produced by <i>L. maculans</i> in a chemically defined medium lead to the isolation of general elicitors, <i>sirodesmin PL</i> (165) and <i>deacetylsirodesmin PL</i> (166), and specific elicitors, <i>cerebrosides C</i> (14) and D (31) from minimum medium (MM) culture under standard conditions. The known phytotoxins sirodesmin PL (165) and deacetylsirodesmin PL (166) induced the production of <i>phytoalexin spirobrassinin</i> (122) in both resistant plant species (brown mustard, <i>Brassica juncea</i> cv. Cutlass) and susceptible plant species (canola, B. napus cv. Westar). A mixture of cerebrosides C (14) and D (31) induced the production of the phytoalexin rutalexin (127) in resistant plant species (brown mustard, B. juncea cv. Cutlass) but not in susceptible plant species (canola, B. napus cv. Westar). New metabolites leptomaculins A-E (267-269, 272 and 274) and deacetylleptomaculins C-E (270, 273 and 275) were isolated from elicitor-phytotoxin active fractions but did not display detectable elicitor activity or phytotoxicity after purification.<p> New metabolites maculansins A (299) and B (300), which were not detected in cultures of L. maculans incubated in MM, were isolated from cultures of <i>L. maculans</i> incubated in potato dextrose broth (PDB). Maculansins A (299) and B (300) displayed higher phytotoxicity on brown mustard than on canola and white mustard (<i>Sinapis alba cv. Ochre</i>) but did not elicit detectable production of phytoalexins in either brown mustard or canola. Metabolite 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzaldehyde (212) was produced in higher amount in cultures of L. maculans incubated in PDB than in MM and displayed strong inhibition effect on the root growth of brown mustard and canola. <i>L. maculans</i> incubated in MM amended with high concentration of NaCl produced a new metabolite, 8-hydroxynaphthalene-1-sulfate (293), and a known metabolite, bulgarein (294), which are likely involved in the self-protection. The potential intermediates involved in the biosynthesis of sirodesmin PL (165) were investigated using deuterium labeled precursors: [3,3-2H2]-L-tyrosine (251a), [3,3-2H2]O-prenyl-L-tyrosine (312a), E-[3,3,5,5,5-2H5]O-prenyl-L-tyrosine (312b), [5,5-2H2]phomamide (171a), [2,3,3-2H3]-L-serine (233d) and [5,5-2H2]cyclo-L-tyr-L-ser (252a). Intact incorporation of [5,5-2H2]phomamide (171a) into sirodesmin PL (165) suggested that leptomaculin D (272) and E (274), and deacetylleptomaculin D (273) and E (275) are not intermediates in the biosynthesis of sirodesmin PL (165). They are more likely the catabolic metabolites of sirodesmin PL (165). Phomamide (171), the intermediate in the biosynthetic pathway of sirodesmin PL (165), is likely biosynthesized by coupling of prenyl tyrosine (312) with serine (233) rather than prenylation of cyclo-L-tyr-L-ser (252). When [3,3-2H2]-L-tyrosine (251a), [3,3-2H2]O-prenyl-L-tyrosine (312a), and E-[3,3,5,5,5-2H5]O-prenyl-L-tyrosine (312b) were fed into cultures of L. maculans, a â proton exchange was detected by 1H NMR through intrinsic steric isotope effect, which occurs before the formation of phomamide (171). The biosynthesis and catabolism of sirodesmin PL (165) were proposed based on the results obtained in this work.