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La fusariose de l’épi est une des maladies les plus importantes du blé. Elle est causée par un complexe d’espèces dont les plus courantes sont F. graminearum, F. culmorum, F. poae, M. majus et M. nivale. Ces champignons infectent les épis de blé au moment de la floraison mais l’impact de contaminations tardives sur les grains est peu compris. De plus, deux ou trois espèces sont susceptibles de co-infecter un même épi, ce qui pourrait modifier leur développement et leur production de toxines dans l’épi. Pour étudier ces problématiques, plusieurs isolats appartenant aux espèces citées ont été caractérisés selon leurs traits de vie et leur agressivité sur épi. Nous avons ensuite étudié le développement de souches de Fusarium inoculées 3 jours avant ou 0, 8, 18 ou 28 jours après la sortie des premières anthères. Les niveaux de maladie et toxines se sont révélés maximum autour de la floraison. La date d’inoculation semble conditionner la sévérité de la maladie et influencer le développement des souches. Des contaminations précoces et tardives seraient malgré tout possibles avec des isolats agressifs, ce qui ouvre la possibilité de telles infections au champ. Dans une deuxième expérimentation, nous avons étudié la compétition entre F. graminearum et les autres espèces (F. culmorum, F. poae, M. majus et M. nivale). Les réponses se sont avérées variables ; néanmoins, les souches agressives ne sont pas influencées ou légèrement favorisées par la présence d’un compétiteur alors que les souches peu agressives sont défavorisées par la présence de souches agressives. La production de toxines est, dans la plupart des cas, restée stable ou a diminué en co-inoculations par rapport aux inoculations simples. Dans une dernière expérimentation nous avons étudié la compétition entre souches associée à leurs mouvements dans l’épi. Inoculés seuls, les champignons progressent dans la totalité de l’épi alors que la présence d’un second champignon empêche leur développement, ce qui suggère une interaction compétitive entre eux. Cette étude apporte de nouveaux éléments nécessaires à la compréhension de l’épidémiologie de ces agents pathogènes et des niveaux de contamination à l’échelle du champ. / FHB is a potentially very damaging wheat disease, present in most wheat-growing areas and caused by a species complex from which F. graminearum, F. culmorum, F. poae, M. majus and M. nivale are the most common. These fungi may infect wheat spikes at flowering but infections at late stages of kernel development are poorly understood. Moreover, disease surveys have shown that co-infection of the same spike by two or three species is frequent and could modify their development in spikes. To investigate these questions, several isolates of the species cited above were characterised for their life traits and aggressiveness on spikes. We then investigated the development of Fusarium isolates inoculated on wheat spikes 3 days before or 0, 8, 18 and 28 days post anthers extrusion. The highest disease and toxin levels were found around anthesis. The inoculation date appeared to condition the disease severity and to influence the isolates development. Early or late contaminations were however possible with aggressive isolates, which suggest the possibility of such infections in field. In a second experiment, we studied the competition between F. graminearum and the other species (F. culmorum, F. poae, M. majus and M. nivale). The responses were variable; nevertheless, aggressive isolates were most of the time unchanged in their development or even promoted whereas less aggressive isolates were reduced against more aggressive ones. The toxin levels were generally unchanged or they decreased in co-inoculations compared to single inoculations. In a last experiment, we investigated the isolate competition and the movement of fungi in the spikes. Alone, isolates progressed in the whole spike whereas the presence of another fungus impaired their development, suggesting a competitive interaction. This study contributes to our understanding of these pathogens epidemiology and provides new elements for a better understanding of the contamination of wheat kernels at the field level.

Fusarium-Infektionen sind ein ernstes Problem im Weizenanbau, da die ausgeschiedenen Mykotoxine gesundheitsschädlich sind. Die Krankheitssymptome sind durch bildanalytische Methoden im Vorfeld der Ernte detektierbar, so dass befallene Partien getrennt geerntet werden könnten. Künstlich mit Fusarium culmorum infizierte Weizenpflanzen wurden mittels Chlorophyllfluoreszenz- und hyperspektraler Bildanalyse in Zeitreihenversuchen analysiert. Bei den Chlorophyllfluoreszenz-Bildanalysen wurde die photosynthetische Effizienz (Fv/Fm) und deren räumliche Ungleichverteilung genutzt, um den Effekt des Krankheitsgrades auf die photosynthetische Aktivität zu ermitteln. Mit dieser Methode ist eine sehr frühzeitige Erkennung möglich, da eine Verringerung der photosynthetischen Effizienz bei den kranken Ähren zwischen dem 6. und 11. Tag nach Inokulation festgestellt wurde. Der Befallsgrad korreliert mit der photosynthetischen Effizienz. Die Berechnung des kumulativen Fv/Fm bei 0,3 führte zu einer sehr effektiven und genauen Erkennung der Partiellen Taubährigkeit ab einem Befallsgrad von mindestens 5% und einer Differenzierungsgenauigkeit von 10%. Die Chlorophyllfluoreszenz-Bildanalyse war unter Freilandbedingungen bei Einhaltung der Rahmenbedingungen zur Fusarium-Erkennung ebenfalls möglich, wenn auch mit schlechteren Erkennungsraten. Die Aufnahmen im Labor mit einem hyperspektralen Bildanalysesystem im Spektralbereich von 400-1000 nm zeigten Unterschiede in distinkten Wellenlängenbereichen und lassen die Erkennung kranker Ähren in einem Zeitfenster von BBCH 71 bis BBCH 85 zu. Die bildanalytische Klassifizierung mittels des „Spectral Angle Mapper“ liefert gute Ergebnisse, ist aber sehr zeitaufwändig. Alternativ dazu nutzt der neu erstellte head blight-Index (HBI) die spektralen Unterschiede im Bereich 665-675 nm und 550-560 nm und kann eine feldtaugliche Klassifizierungsmöglichkeit zur Erkennung von Partieller Taubährigkeit sein. / Fusarium infections are serious problems in wheat production. Mycotoxins, synthesised by the fungi, are toxic and harmful in both human and animal nutrition. The symptoms of this so-called head blight disease caused by Fusarium spp. are recognizable by various image analysis methods prior to harvest. Using this information, farmer could differently utilize affected cereals, if necessary. Healthy and artificially Fusarium culmorum-infected wheat plants were analyzed with a chlorophyll fluorescence and hyper-spectral imaging system in time series. With chlorophyll fluorescence imaging (CFA), the potential maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) and its spatially variable distribution was analyzed to determine the interactions between the degree of disease and the photosynthetic activity. By means of this method, early recognition was reliably achieved by a decreased photochemical efficiency in diseased ears between 6th and 11th day after inoculation. The degree of disease correlated with photochemical efficiency. At a degree of Fusarium infection of 5% and higher, calculation of the cumulative Fv/Fm at 0.3 enabled a very effective and precise determination of Fusarium head blight with a differentiation accuracy of at least 10%. Though less effective, CFA successfully detected head blight under outdoor conditions, if some boundary conditions (e.g. no direct solar irradiation) were observed. In the laboratory, a hyperspectral imaging system (wave length range 400 to 1000 nm) indicated specific spectral differences between affected and unaffected wheat ears. These differences allowed head blight recognition during BBCH 71 to BBCH 85. Imaging classification with the “Spectral Angle Mapper” method achieved good results; it is, however, very time-consuming. Alternatively, the newly derived head blight index (HBI), using spectral differences in the wave length ranges of 665 to 675 nm and 550 to 560 nm, can be a suitable outdoor classification method to evaluate head blight.

La fusariose de l'épi est une des maladies les plus importantes du blé. Elle est causée par un complexe d'espèces dont les plus courantes sont F. graminearum, F. culmorum, F. poae, M. majus et M. nivale. Ces champignons infectent les épis de blé au moment de la floraison mais l'impact de contaminations tardives sur les grains est peu compris. De plus, deux ou trois espèces sont susceptibles de co-infecter un même épi, ce qui pourrait modifier leur développement et leur production de toxines dans l'épi. Pour étudier ces problématiques, plusieurs isolats appartenant aux espèces citées ont été caractérisés selon leurs traits de vie et leur agressivité sur épi. Nous avons ensuite étudié le développement de souches de Fusarium inoculées 3 jours avant ou 0, 8, 18 ou 28 jours après la sortie des premières anthères. Les niveaux de maladie et toxines se sont révélés maximum autour de la floraison. La date d'inoculation semble conditionner la sévérité de la maladie et influencer le développement des souches. Des contaminations précoces et tardives seraient malgré tout possibles avec des isolats agressifs, ce qui ouvre la possibilité de telles infections au champ. Dans une deuxième expérimentation, nous avons étudié la compétition entre F. graminearum et les autres espèces (F. culmorum, F. poae, M. majus et M. nivale). Les réponses se sont avérées variables ; néanmoins, les souches agressives ne sont pas influencées ou légèrement favorisées par la présence d'un compétiteur alors que les souches peu agressives sont défavorisées par la présence de souches agressives. La production de toxines est, dans la plupart des cas, restée stable ou a diminué en co-inoculations par rapport aux inoculations simples. Dans une dernière expérimentation nous avons étudié la compétition entre souches associée à leurs mouvements dans l'épi. Inoculés seuls, les champignons progressent dans la totalité de l'épi alors que la présence d'un second champignon empêche leur développement, ce qui suggère une interaction compétitive entre eux. Cette étude apporte de nouveaux éléments nécessaires à la compréhension de l'épidémiologie de ces agents pathogènes et des niveaux de contamination à l'échelle du champ.

Gibberella zeae (anamorph: Fusarium graminearum) is the causal agent of fusarium head blight (FHB) and maize ear rot, two major diseases of wheat and corn in Eastern Canada. / In Quebec, Microsphaeropsis sp., an antagonist of Venturia inaequalis, the causal agent of apple scab, was isolated from the apple leaf litter. This fungus, well adapted to Quebec climate, can reduce the initial inoculum of V. inaequalis. FHB and Gibberella ear rot are similar to apple scab because the major inoculum source comes from melanized structures produced on crop residues. Consequently, we evaluated the potential of Microsphaeropsis sp. (isolate P130A) to inhibit ascospore production of G. zeae when applied to crop residues as post harvest or pre-planting applications. Under in vitro conditions, the antagonist significantly reduced ascospore production on wheat and corn residues, when applied prior to (82% and 92% respectively) or at the same time as the pathogen (36% and 58% respectively). Under field conditions, the antagonist had no effect on the pattern of perithecia maturation but significantly reduced the number of ascospores produced on two sampling dates, May 1998 and July 1999. (Abstract shortened by UMI.)

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