The public concern over synthetic pesticides in foods and the environment has created an interest to find effective and safe non-fungicide means of controlling postharvest pathogens. The overall objective of this thesis was to evaluate the effect of potassium silicate, yeast antagonists and hot water dip treatment to control postharvest grey mould and blue mould of pome fruits, caused by Botrytis cinerea and Penicillium expansum, respectively. Botrytis cinerea and Penicillium expansum were isolated from infected strawberry and pear fruits, respectively. These isolates were found to be non-resistant to YieldPlus® (Anchor yeast, Cape Town, South Africa), a biofungicide containing a yeast Cryptococcus albidus. A total of 100 epiphytic yeast isolates were obtained from the fruit surface of “Golden Delicious” apples and “Packham’s Triumph” pears, and screened against B. cinerea and P. expansum. Fifteen yeast isolates reduced grey mould incidence by > 50%, when applied four hours before inoculation with B. cinerea. Similarly, seven yeast isolates reduced blue mould incidence by > 50%, when applied four hours before inoculation with P. expansum. YieldPlus® and yeast Isolate YP25 provided the best control of B. cinerea, while Isolate YP60 and YieldPlus® provided the best control of P. expansum on “Golden Delicious” apples. A mixture of YP25 and YP60 provided complete control of both B. cinerea and P. expansum, when applied to “Golden Delicious” apples before inoculation with either B. cinerea or P. expansum. Electron microscopy studies showed that yeast Isolates YP25 and YP60 inhibited the mycelial growth of B. cinerea and P. expansum, respectively. Preventative and curative application of potassium silicate resulted in reduced incidence of B. cinerea or P. expansum of “Golden Delicious” apples. Electron microscopy studies indicated that potassium silicate inhibited the growth of B. cinerea and P. expansum. Furthermore, treatment of “Golden Delicious” apples with either potassium chloride or potassium hydroxide resulted in reduced incidence of both B. cinerea and P. expansum. In vivo tests showed that the disease incidence of P. expansum and B. cinerea on “Golden Delicious” apples was reduced by hot water dip treatments at 58-60°C for 60 to 120 seconds, compared with the control fruit treated with sterile distilled water, without causing skin damage. The use of potassium silicate, yeasts (Isolates YP25 and YP60), YieldPlus® and the antagonists mixture (YP25+YP60) in combination, resulted in the control of B. cinerea and P. expansum of “Golden Delicious” apples compared with Imazalil® treated fruit. / Thesis (M.Sc.)-University of KwaZulu-Natal, Pietermaritzburg, 2012.

Nitric oxide (NO) regulates a wide range of plant processes from development toenvironmental adaptation. In this study, NO production and its effects were investigated in aplant-pathogen context. The production of NO following Arabidopsis treatment witholigogalacturonides (OGs), an endogenous elicitor of plant defense, was assessed using the NOsensitive probe 4, 5-diamino fluorescein diacetate. Pharmacological and genetic approaches wereused to analyze NO enzymatic sources and its role in the Arabidopsis thaliana /Botrytis cinereainteraction. We showed that NO production involves both a L-arginine- and a nitrate reductase(NR)-pathways. OGs-induced NO production was Ca2+-dependent and modulated RBOHDmediatedROS production. NO production was also regulated by CDPKs activities, but workedindependently of the MAPKs pathway. Using a transcriptomic approach, we further demonstratedthat NO participates to the regulation of genes induced by OGs such as genes encoding diseaserelatedproteins and transcription factors. The over-representation of certain regulatory elements(e.g. W-BOX) in promoter sequences of target genes also suggests the involvement of specifictranscription factors in the NO response. Mutant plants impaired in several selected NOresponsivegenes, as well as Col-0 plants treated with the NO scavenger cPTIO, were moresusceptible to B. cinerea. Taken together, our investigation deciphers part of the mechanismslinking NO production, NO-induced effects and basal resistance to Botrytis cinerea. Moregenerally, our data reinforce the concept that NO is a key mediator of plant defense responses

Certains microorganismes qui coexistent sur la vigne, peuvent avoir des effets bénéfiques sur la qualité du vin alors que d'autres peuvent être à l'origine de déviations organoleptiques. Dans la dernière décennie, dans diverses régions viticoles de France, plusieurs odeurs de moisi ou de terre ont été mises en évidence. La (-)-géosmine a été considérée comme étant le principal composé responsable de ce défaut. Des moisissures comme Botrytis cinerea et d'autres appartenant au genre Penicillium ont été souvent isolées à partir des raisins présentant l'odeur " moisi-terreuse ". Les effets de cette molécule sur la qualité des vins a motivé notre étude sur la caractérisation des moisissures responsables de ce défaut organoleptique. A partir d'échantillons prélevés en 2007 en Bourgogne, on a identifié, par des méthodes morphologiques et moléculaires, les moisissures présentes sur les raisins, Une souche de Penicilium expansum (25.03) et deux souches de Botrytis cinerea (BC1 et BC2) ont été sélectionnées. Sur baies de raisin, la validation d'un modèle prédictif des effets combinés de la température et de l'activité de l'eau, sur la croissance des champignons, a pu être mise en oeuvre. Elle a montré, sur de larges gammes de T°C et d'aw, que les modèles cardinaux avec inflexion peuvent être validés sur les produits agro-alimentaires en utilisant le gamma concept. L'étude de l'effet du cuivre sur le taux de croissance radiale et le temps de latence des moisissures, a été entreprise afin de mieux comprendre les mécanismes de résistance au cuivre des champignons et d'en déduire des résultats pour une meilleure efficacité des fongicides. Les moisissures testées ont montré une grande tolérance au cuivre, jusqu'à 4,7 mM pour P. expansum et jusqu'à 8, 2 mM et 7,3 mM respectivement pour B. cinerea, BC1 et BC2. L'étude des effets combinés des facteurs environnementaux et nutritionnels (T°C, CO2; Cu+2) sur la production de géosmine par P. expansum, a conduit à définir les conditions minimisant la production de géosmine. Ainsi, on a pu déterminer que le cuivre (composant actif de nombreux fongicides) est un facteur clé dans la production de géosmine par P. expansum.

La sélection naturelle constitue un processus clé de l'adaptation des populations à leur environnement, favorisant les variants présentant les meilleures valeurs sélectives. Les champignons présentent généralement des traits biologiques (diversité des modes de reproduction, grandes tailles de populations, fortes capacités de dispersion, entre autres) qui favorisent leur adaptation à des environnements variés. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'évolution de leurs populations sous les contraintes, naturelles et anthropiques, qu'elles subissent constituent donc un enjeu majeur pour la protection des plantes, en particulier dans le contexte actuel de durabilité des méthodes de lutte. Dans cette thèse, nous avons décrit la structure et la diversité des populations Botrytis cinerea à l'aide de marqueurs neutres et sélectionnés et d'un échantillonnage emboîté, et avons proposé des mécanismes pouvant expliquer les résultats observés. Puis nous avons analysé la réponse adaptative des populations de B. cinerea en Champagne, aux applications de fongicides. Premièrement, nous avons montré que la pourriture grise était causée par un complexe de deux espèces cryptiques, vivant en sympatrie sur des hôtes communs. De plus, les populations françaises de B. cinerea sont structurées en cinq dèmes, caractérisés par le système de culture (sélection directionnelle), la plante-hôte (adaptation écologique), et dans une moindre mesure, par la géographie. Sur vigne, nous avons mis en évidence une entité dont l'isolement génétique semble lié à un isolement temporel. Par ailleurs, nous avons montré que l'application de fongicides conduit à la sélection de phénotypes résistants spécifiquement à quasiment tous les modes d'action homologués, selon des proportions variant suivant les vignobles et les usages. Plus particulièrement, la résistance aux fongicides inhibiteurs de la succinate déshydrogénase (SDHI) est causée par au moins sept mutations affectant les gènes encodant la protéine cible de ces fongicides, déterminant ainsi une grande variété de phénotypes. Enfin, nous avons montré que les fongicides ne modifiaient pas la structure neutre des populations mais qu'ils pouvaient conduire à une perte de richesse allélique dans les populations traitées ainsi qu'à un équilibre sélection-migration détectable dans certaines situations sous forme de clines au loci sous pression de sélection contemporaine tels que ceux déterminant la résistance multidrogues. La modélisation de l'évolution des fréquences de résistance hivernale a permis d'estimer le coût de la résistance pour quatre loci déterminant la résistance aux fongicides. Cette thèse a permis d'appréhender le fonctionnement des populations de B. cinerea et de comprendre et quantifier partiellement les mécanismes sélectifs opérant in natura. Ces informations seront utilisées pour raisonner des stratégies anti-résistance adaptées localement et durables.

L’étude des communautés microbiennes de la baie de raisin dans des conditions de production à l’échelle de la parcelle montre une dynamique temporelle des populations cultivables, qui se traduit par une augmentation des niveaux de population à partir des stades de début véraison et début maturité. Concernant la communauté bactérienne cultivable, 44 espèces appartenant à 21 genres ont été identifiées. Parmi les huit genres identifiés pour la population fongique, les espèces appartenant au genre Aureobasidium sont les plus abondantes, contrairement aux espèces fermentaires qui restent minoritaires. L’incidence des facteurs biotiques et abiotiques sur différents paramètres de population microbienne tels que la structure, la densité et l’activité métabolique a été analysée. Nous avons observé que les zones climatiques plus fraîches et humides, favorisent le développement des microorganismes. Ces travaux mettent en évidence l’impact écotoxique du cuivre sur la communauté microbienne, en particulier dans sa fraction bactérienne. Le développement de Botrytis cinerea sur la grappe modifie la communauté microbienne des baies de raisin sain : le nombre d’espèces bactériennes augmente ainsi que leur diversité. La communauté bactérienne de la baie de raisin est proche de celle des feuilles d’un point de vue de sa structure, et mais éloignée de celles des écorces et du sol, avec des indices de diversité et de richesse plus faibles. / The study of microbial communities associated with wine grapes under field conditions revealed changes in the size and structure during the berry ripening process, with levels rising gradually and reaching their highest value when the berries were over ripe. During this work several bacteria and fungi species, including fermentative yeast, have been isolated and identified. From cultured bacteria, over 44 species were identified from 21 genera. Concerning fungi population, among eight genera identified, the genus Aureobasidium was the most abundant. Our study reveals the impact of different abiotic and biotic factors over microbial community structure, density and metabolic activity. Comparing different vineyards in the same region, we observed that areas presenting more humid and colder climate favor the growth of microorganisms. Our results also show that the farming system has a clear impact on the microbial community, especially in the bacterial fraction. One of the reasons is the inhibiting effect of copper-based fungicides, frequently used in both organic and conventional farming systems. The presence of Botrytis cinerea in grape berries without visual symptoms of infection can change the microbial community of the grapes, increasing bacterial population density and diversity.

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La mancha bacteriana causada por el patógeno Pseudomonas syringae pv. tomato (P. s. tomato) es una de las enfermedades más devastadoras del cultivo del tomate. En este trabajo se demuestra que la sola inhibición de la expresión del gen Ep5C, que codifica una peroxidasa catiónica extracelular, es suficiente para conferir una marcada resistencia a P.s. tomato. Esta inhibición encontrada en las plantas de tomate produce una resistencia que no requiere la activación de las rutas de defensa descritas hasta ahora, controladas por el ácido salicílico y el ácido jasmónico. Así, la inhibición de este gen constituye una nueva herramienta genética para obtener plantas transgénicas resistentes a esta enfermedad. La temprana inducción del gen Ep5C está mediada por el H2O2, una especie reactiva de oxígeno generada durante el curso de u interacciones planta-patógeno. Los mecanismos que controlan la resistencia de las plantas a patógenos necrotrofos constituye uno de los aspectos menos estudiados en la actualidad. La búsqueda de nuevos componentes genéticos que participan en la cascada de señalización de las plantas frente a patógenos constituye uno de los retos de la biología molecular moderna. En este trabajo llevamos a cabo un escrutinio, utilizando plantas transgénicas de Arabidopsis thaliana portadoras del gen de la B-glucoronidasa (GUS) como gen marcador bajo el control del promotor del gen Ep5C, en busca de mutantes alterados en la expresión de dicho gen. En el presente trabajo presentamos la identificación y caracterización de uno de los mutantes, en concreto el mutante ocp3 (overexpressor of cationic peroxidase 3), el cual presenta expresión constitutiva del gen GUS. Las plantas ocp3 muestran una elevada acumulación de H2O2, y se caracterizan por presentar expresión constitutiva de GST1 y PDF1.2, dos genes marcadores de la respuesta defensiva, pero sin embargo no muestra expresión de PR-1, un gen marcador dependiente de la ruta del ácido salicílico (SA). La característic / Coego González, A. (2006). Análisis funcional del gen Ep5C y su implicación en los mecanismos de defensa en plantas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1972

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