This thesis describes the isolation and structure elucidation of secondary metabolites formed in static culture from a number of endophytic Xylariaceous fungi. Four Xylaria endophytes isolated from a palm tree in Thailand were surface cultured on an aqueous malt extract-glucose medium. They all produced cytochalasin D, coriloxin, (S)-mellein and (3R,4R)-4-hydroxymellein as the main secondary metabolites suggesting that the four endophytes could be the same species. The endophytic fungus A116 produced cytochalasin D as the main secondary metabolite. Another non-endophytic fungus B315, produced cytochalasin D, (R)-mellein, a mixture of two isomers of 4-hydroxymellein and phloroglucinol. X.62, an endophytic fungus, produced 19,20-epoxycytochalasin C from the mycelium as the main secondary metabolite. The fungus Engleromyces sinensis produced engleromycin acetate as the main secondary metabolite. Fungus X. polymorpha produced (3E)-4-(3¿-acetyl-2¿,6¿-dihydroxy-5¿-methylphenyl)-2-methoxybut-3-enoic acid. / Ministry of Higher Education; Kingdom of Saudi Arabia.

Plants synthesize a diverse array of phytochemicals in response to interactions with herbivores, pathogens, and commensal microbes. These phytochemicals may simultaneously enhance crop defense and quality, representing a potential pest management strategy. However, plant chemical responses to different types and levels of biotic interactions remain unclear, particularly in fruit tissues, and the feasibility of inducing these defenses through elicitor application in field environments also requires further examination. Thus, apples were used to 1) examine the impact of distinct communities of biotic interactions among plants, insects, and microbes on fruit phenolic chemistry, and 2) examine the impact of the phytohormones jasmonic acid (JA), salicylic acid (SA), and melatonin (M) on fruit phenolic chemistry and resistance against pests and pathogens. Ultimately, phenolic defenses were induced by fungal damage primarily in ripe pulp tissues, where there was also a positive relationship between fungal endophyte and phenolic diversity, supporting a broad hypothesis that chemical diversity may increase with biotic diversity. Additionally, two compounds were upregulated in response to fungal damage: chlorogenic acid and an unidentified benzoic acid. Elicitor applications did not affect phenolic chemistry, but the combined application of JA-SA analogues had some chemical or physical effect, as this treatment reduced emergence of the insect Rhagoletis pomonella. Thus, fruit induced defenses may be tissue-specific and subject to temporal, environmental, or genotypic variation. Overall, these chapters examined the relationship between biotic interactions and induced fruit chemistry, with the goal of improving understanding of plant-microbe-insect interactions and incorporating these interactions into more sustainable agricultural practices. / Master of Science / Plants may produce a diverse array of defensive phytochemical compounds in response to interactions with herbivores, pathogens, and the microorganisms that reside within plant tissues. These phytochemicals may simultaneously improve crop defenses and quality, representing a potential agricultural management strategy. However, plant chemical responses to different types and levels of biotic interactions are not well-understood, particularly in fruit tissues, and the feasibility of activating these defenses in fruits through the application of phytohormones that regulate defense pathways as a potential management strategy also requires further examination. Thus, apples were used to 1) examine the impact of distinct communities of biotic interactions among plants, insects, and microbes on fruit chemistry, focusing on phenolics, an important class of phytochemical compounds, and 2) examine the impact of the defense-activating phytohormones jasmonic acid (JA), salicylic acid (SA), and melatonin (M) on fruit phenolic chemistry and resistance against pests and pathogens. Ultimately, phenolic defenses were activated by fungal damage primarily in ripe pulp tissues, where there was also a positive relationship between fungal endophyte and phenolic diversity, supporting a broad hypothesis that chemical diversity may increase with biotic diversity. Additionally, two compounds were produced in response to fungal damage: chlorogenic acid and an unidentified benzoic acid. Phytohormone applications did not affect phenolic chemistry, but the application of the combined JA-SA analogues had some chemical or physical effect, as this treatment reduced emergence of the insect Rhagoletis pomonella. Overall, the phytochemical defenses activated by biotic interactions in fruits may occur primarily in certain tissue types, and may also vary due to environmental conditions, time of year, or plant species. These chapters examined the relationship between fruit chemistry and biotic interactions with the goal of improving understanding of plant-microbe-insect interactions and incorporating these interactions into more sustainable agricultural practices.

L’hévéa (Hevea brasiliensis) est actuellement la seule source commerciale de caoutchouc naturel. Parmi les maladies affectant l’hévéa, la CLF (« Corynespora Leaf Fall ») causée par le champignon Corynespora cassiicola, est devenue en une cinquantaine d’années un fléau pour l’ensemble des pays hévéicoles d’Asie et d’Afrique. Actuellement, la gestion du problème consiste à arracher les clones les plus sensibles et à traiter les arbres avec des fongicides en cas d’épidémie. Cependant, le nombre de clones touchés par la maladie ne cessant d’augmenter, il devient urgent de sélectionner de nouveaux clones à la fois tolérants et aptes à la production. Nos travaux ont permis de caractériser le gène codant la cassiicoline, toxine protéique glycosylée secrétée par C. cassiicola, et d’analyser sa diversité. Une étude comparative portant sur trois isolats de C. cassiicola d’agressivité contrastée a montré la présence du gène Cas1 chez les isolats de forte et moyenne agressivité, alors qu’il n’est pas détecté chez l’isolat de faible agressivité. Les niveaux d’agressivité des isolats sont corrélés aux niveaux de transcrits du gène de cassiicoline. Le rôle de la cassiicoline serait prépondérant dans les phases précoces de l’infection. L’analyse de diversité du gène de cassiicoline à partir d’une collection d’isolats provenant de différents hôtes et d’origines géographiques variées, a révélé l’existence d’au moins six isoformes protéiques (Cas1 à Cas6). La structuration génétique globale des isolats basée sur des marqueurs neutres est similaire à la structuration basée sur le gène de cassiicoline. Les isolats prélevés sur hévéa se regroupent en clades spécialisés, dont un correspondant aux isolats porteurs du gène Cas1, identifiés comme étant les plus agressifs sur hévéa. Cependant, 58 % des isolats testés semblent dépourvus de gène de cassiicoline, bien que certains génèrent des symptômes modérés sur hévéa, ce qui suggère l’existence d’autres effecteurs. Des formes endophytiques de C. cassiicola ont été isolées à partir de feuilles asymptomatiques provenant du Brésil, zone encore indemne de CLF. Les gènes de cassiicoline portés par ces souches (isoformes Cas3 et 4) ne semblent pas exprimés lors de l’interaction avec l’hévéa. Nous avons montré par ailleurs que les champignons endophytes de l’hévéa appartenant aux genres Trichoderma et Xylaria présentent une forte activité mycoparasitaire sur C. cassiicola, in vitro. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour le contrôle de la maladie (diagnostic précoce, sélection de clones tolérants, lutte biologique). / Rubber tree (Hevea brasiliensis) is the only source of commercial natural rubber. The “Corynespora Leaf Fall” (CLF) disease, caused by the fungus Corynespora cassiicola, has become over the last 50 years a very serious problem in the Asian and African rubber producing countries. Currently, the main methods to face the problem are the uprooting of the most susceptible cultivars and chemical treatments in case of severe outbreaks. However, the number of cultivars affected by the disease keeps increasing, and the selection of new cultivars, both tolerant and high yielding, is urgent. In this study, the gene encoding cassiicolin, a toxic glycosylated protein secreted by C. cassiicola, was characterized and its diversity analyzed. The analysis of three C. cassiicola isolates with contrasted levels of aggressiveness revealed the presence of identical cassiicolin genes in the highly and moderately aggressive isolates but none in the isolate of mild aggressiveness. The levels of aggressiveness were correlated to the cassiicolin gene transcript levels. The cassiicolin gene was preferentially expressed in the early phase of the infection. Analysis of the cassiicolin gene diversity among isolates from various host and various geographical origins revealed the existence of at least six protein isoforms (Cas1 to Cas6). The genetic structure of the isolates based on neutral markers was closely related to the genetic structure based on the cassiicolin gene. The isolates sampled on rubber tree were grouped in several specialized clades, including one clade regrouping all the Cas1 isolates, which were the most aggressive on rubber tree. However, 58 % of the isolates seemed to be deprived of cassiicolin gene, although some of them generate moderate symptoms on rubber tree, suggesting the existence of other effectors. Endophytic C. cassiicola isolates were found in asymptomatic rubber tree leaves from Brazil, a region were CLF outbreak was never reported. No expression of the cassiicolin genes carried by these isolates could be detected in interaction with rubber tree. In addition, we found that the Trichoderma and Xylaria species, all fungal endophytes of rubber tree, were antagonists of C. cassiicola, in vitro. This work opens new perspectives for the control of CLF (through early diagnosis, selection of tolerant clones, or biocontrol).

En utilisant le binôme Cupriavidus metallidurans CH34-Solanacées comme un modèle et comme un point de<p>départ, une étude sur l'interaction entre les plantes et les bactéries sur un substrat pollué par le cuivre a été menée<p>dans deux directions:<p>1 °) une étude en conditions de laboratoire sur les capacités de C. metallidurans CH34 à interagir avec Nicotiana<p>plumbaginifolia (les solanacées)<p>2 °) une étude sur le terrain visant à examiner les interactions entre cuprophytes et bactéries résistantes aux<p>métaux des régions minières du Katanga.<p>La première partie inclut une étude in silico visant à établir un catalogue des gènes C. metallidurans CH34<p>potentiellement impliqués par les interactions plantes-bactéries. Ce catalogue, tout en se reposant sur le génome<p>proche de Ralstonia solanacearum, bactérie phytopathogène de plusieurs espèces végétales appartenant<p>principalement à la famille des Solanaceae, il n'a pas pris en compte les orthologues des gènes clés de la<p>virulence de cette phytopathogène. Les gènes correspondants de C. metallidurans étaient situées sur les deux<p>chromosomes et ont des orthologues dans tous les génomes séquencés des Cupriavidus / Ralstonia et dans<p>Enterobacter sp. 638, endophyte de peuplier. L'étude transcriptomique, à l'aide de «microarray» a montré que<p>certains de ces gènes étaient induits, notamment des gènes impliqués dans la mobilité flagellaire (comme motA)<p>et dans la synthèse des polysaccharides extracellulaires étaient surexprimés pendant le contact entre les plantes et<p>les bactéries, tandis que phcA (impliqué dans la détection de la densité de population et dans la conversion<p>phénotypique) et des gènes impliqués dans la biosynthèse de pili étaient sousexprimés dans les conditions<p>expérimentales testées. En outre, le contact avec les plantes semble avoir induit la surexpression des gènes<p>impliqués dans la réponse de cuivre et d'autres métaux. La capacité de C. metallidurans CH34 à coloniser<p>l'endosphere de N. plumbaginifolia a été confirmée in vitro ainsi qu'un effet de promotion de la croissance des<p>plantes dans certaines conditions. Mais la densité de la colonisation (104-106 c.f.u/g. poids frais) est<p>considérablement réduite dans des conditions non stériles et en l'absence de pression de sélection métallique.<p>La deuxième partie de l'étude s'est concentrée sur la microbiologie de cuprophytes (Haumaniastrum katagense et<p>Crepidorhopalon tenuis) dans l'arc cuprifère du Katanga: des isolats Cuprorésistants appartenant aux genres<p>Stenotrophomonas et Sphingomonas prédominent dans la rhizosphère alors que des isolats appartenant aux<p>genres Methylobacterium, Xanthomonas et Variovorax prédominent dans l'endosphere. Certaines de ces<p>bactéries sont plus résistantes au Cu(II), à des concentrations minimales inhibitrices (MIC) allant jusqu'à 5 mM,<p>que C. metallidurans CH34 (MIC: 1,5 mM) et la plupart d'entre elles résistent également aux Zn(II), Co(II) et<p>Cd(II). Des isolats appartenant au genre Cupriavidus/Ralstonia ont été détectés dans la rhizosphère des<p>cuprophytes ainsi que les séquences 16S rDNA de C. metallidurans ont été également détectées dans l'ADN<p>total extrait des cuprophytes. La détection via la réaction de la polymérase en chaîne (PCR) de gènes de<p>résistance au cuivre correspondant à des protéines periplasmiques a confirmé la présence dans les bactéries<p>cuprorésistantes, principalement de copA et dans une moindre mesure celle de copK. Mais les gènes homologues<p>de copA et de copK n'ont pas été détectés dans tous les bactéries du genre Methylobacterium dont les membres<p>ont été pourtant les plus résistants aux métaux. Certaines bactéries isolées sont capables d'interagir avec le<p>système hormonal végétal et quelques unes semblent également manifester un effet de promotion de la<p>croissance des plantes. Les premières tentatives d'élaboration de protocoles de reinoculation des bactéries<p>endophytic cuprorésistantes dans Haumaniastrum katagense ont été effectués. La biologie moléculaire et<p>l'écologie des interactions plantes-bactéries et des mécanismes de résistance métallique décrits dans ce travail<p>peuvent préparer la voie à de nouvelles applications en bioremédiation (phytostabilization / phytoextraction de<p>métaux toxiques). / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les champignons endophytes sont des organismes qui vivent à l’intérieur de plantes sans causer de symptômes de maladie apparents. Ils sont trouvés dans virtuellement toutes plante, et la nature des interactions peut aller de mutualiste à pathogène dépendant des conditions. La diversité et la structure des communautés des champignons endophytes dans les plantes poussant en milieu extrêmement pollué, ainsi que leur rôle potentiel pour améliorer la phytorémédiation, demeurent peu compris. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux communautés de champignons endophytes de racines de deux espèces de plantes (Eleocharis erythropoda et Populus sp.). Ces espèces poussaient de manière spontanée dans trois bassins de sédimentation d’un ancienne usine pétro-chimique ayant des niveaux de contaminations différents, en utilisant à la fois une approche d’isolation d’organisme ainsi que des analyses de pyroséquençage de l’ITS d’ADN ribosomal. Nos résultats indiquent que les niveaux de contamination ont un effet significatif sur la composition taxonomique des champignons endophytes des racines de E. erythropoda. Une majorité des données de séquences appartiennent à la classe des Dothideomycetes dans les échantillons de forte concentration en hydrocarbures pétroliers, dont une majorité appartient au genre Alternaria. La comparaison des données d’isolation et de pyroséquençage suggère que l’isolation de souches ne permet pas l’obtention des souches les plus représentées dans les données de pyroséquençage. Ces résultats pourront potentiellement aider à l’élaboration de stratégies pour améliorer la phytorémédiation en utilisant les champignons endophytes. / Endophytic fungi are organisms that live inside plant tissues without any apparent disease symptoms. They are found in virtually all plant species and their interactions can vary widely from mutualism to parasitism depending chiefly on environmental conditions and stresses. The diversity and community structure of fungal endophytes in extremely polluted sites and their role in phytoremediation remain largely unexplored. In this study we investigated the community structure of endophytic fungi in roots of two plant species (Eleocharis eryhtropoda and Populus sp.) growing spontaneously in three petroleum-contaminated sedimentation basins of a former petro-chemical plant with different contamination levels. We used both a culture-dependent method of strain isolation as well as a culture-independent method of pyrosequencing of ITS ribosomal DNA. Our results indicate that levels of contamination shape the taxonomic composition of endophytic fungi in E. erythropoda roots. A majority of the reads belonged to the Dothydeomycetes class in smaples from high petroleum-hydrocarbon levels, with the Alternaria genus accounting for the majority of these reads. In addition comparison between culture-dependent and -independent methods showed that strain isolation does not promote the most abundant species found in pyrosequencing. This could help to develop strategies for improving phytoremediation using fungal endophytes.

Les macroalgues hébergent de nombreux micro-organismes, collectivement désignés sous le terme de microbiote algal, qui ont un rôle essentiel dans le développement et l’état de santé de leur hôte. Dans ce travail, nous avons exploré le microbiote fongique et bactérien d’algues brunes, ainsi que l’impact des interactions bactérie-champignon sur la médiation chimique et, en particulier, sur le quorum sensing bactérien. Par des approches de metabarcoding ciblant l’ADNr 16S et l’ITS2, nous avons montré que les communautés fongiques et bactériennes associées à la macroalgue brune Saccharina latissima étaient très riches, principalement composées de quelques OTUs dominants, et d’une grande abondance d’OTUs « rares ». De manière intéressante, les communautés fongiques comme bactériennes différaient de celles de l’eau de mer environnante et paraissaient spécifiques des tissus algaux. Cependant, de grandes variations intra et interindividuelles de composition ont été observées au sein des échantillons de tissus d’algue. Ainsi, ce qui définit la spécificité des communautés microbiennes reste à préciser. En parallèle, nous avons exploré la médiation chimique au sein de l’endomicrobiote de quatre algues brunes : Saccharina latissima, Laminaria digitata, Pelvetia canaliculata et Ascophylum nodosum, et révélé que de nombreux endophytes fongiques et bactériens isolés synthétisaient des métabolites interférant avec les systèmes de quorum sensing bactériens, en les induisant ou les inhibant. De plus, les bioessais basés sur les biosenseurs, couplés à une approche métabolomique, effectués sur les co-cultures, ont mis en évidence en quoi les interactions bactéries-champignons au sein de l’endomicrobiote d’algues brunes pouvaient affecter la production de médiateurs chimiques, et notamment de molécules interférant avec le quorum sensing bactérien. Ensemble, ces résultats suggèrent que le quorum sensing pourrait jouer un rôle clé dans le réseau complexe d’interactions au sein du microbiote algal, et ainsi dans l’équilibre hôte-microbiote. / Macroalgae host various microorganisms, collectively referred as the algal microbiota, which play an essential role in the development and health status of their host. In this work, we explored the bacterial and fungal microbiota of brown algae, as well as the impact of bacterial fungal interactions on the chemical mediation and, in particular, on the bacterial quorum sensing. Using 16S rDNA-based and ITS2-based metabarcoding approaches we showed that the fungal and bacterial communities associated with the brown macroalgae Saccharina latissima were very rich, mainly composed of few dominant OTUs, and a large abundance of “rare” OTUs. Interestingly, both fungal and bacterial communities differed from the ones of the surrounding seawater and appeared specific to the algal tissues. However, high intra and interindividual variations of composition were observed among the algal tissue samples. Thus what define the specificity of the microbial communities remains to be clarified. In parallel, we explored the chemical mediation within the cultivable endomicrobiota of four brown algae: Saccharina latissima, Laminaria digitata, Pelvetia canaliculata and Ascophylum nodosum, and pointed out that many of the isolated bacterial and fungal endophytes could synthetize metabolites interfering with bacterial quorum sensing systems, either inducing or inhibiting them. Additionally, biosensor-based bioassays coupled with metabolomics approaches performed on co-culture experiments, highlighted how bacterial-fungal interactions within the endomicrobiota of brown algae could affect the production of chemical mediators, including those interfering with bacterial quorum sensing. Altogether, the results suggest that the quorum sensing could play a key role in the complex network of interactions within the algal microbiota, and thus in the host-microbiota equilibrium.

No description available.

No description available.

This thesis describes the isolation and structure elucidation of secondary metabolites formed in static culture from a number of endophytic Xylariaceous fungi. Four Xylaria endophytes isolated from a palm tree in Thailand were surface cultured on an aqueous malt extract-glucose medium. They all produced cytochalasin D, coriloxin, (S)-mellein and (3R,4R)-4-hydroxymellein as the main secondary metabolites suggesting that the four endophytes could be the same species. The endophytic fungus A116 produced cytochalasin D as the main secondary metabolite. Another non-endophytic fungus B315, produced cytochalasin D, (R)-mellein, a mixture of two isomers of 4-hydroxymellein and phloroglucinol. X.62, an endophytic fungus, produced 19,20-epoxycytochalasin C from the mycelium as the main secondary metabolite. The fungus Engleromyces sinensis produced engleromycin acetate as the main secondary metabolite. Fungus X. polymorpha produced (3E)-4-(3'-acetyl-2',6'-dihydroxy-5'-methylphenyl)-2-methoxybut-3-enoic acid.

Energy sorrel (Rumex patientia L. x Rumex tianschanicus A. Los.) is a plant with a high yield of above-ground biomass. Because of this, it is grown as energy crop, but in Ukraine it is also important forage crop. Mycobiota has not been examined, even though energy sorrel is grown in the Czech Republic experimentally since 1992 (in agricultural operations since 2001). The aims of this thesis were: to determine the composition of mycobiota of healthy plants and of mycobiota associated with leaf and stem spots, to verify whether fungi isolated from spots can cause these spots and if previously isolated fungus Phomopsis sp. can cause spots. Samples were colected from 4 sites in Czech republic, in three samplings during the vegetation season. Endophytes were isolated from root, stem and leaf. Fungi asociated with spots were isolated from stem and leaf. Fungi were cultivated on 2% malt extract agar and then morphologically determined. From representative strains were isolated DNA and sequences of the ITS region were compared with the GenBank databases, this verified the morphological determination and the sterile species were determined. The most common endophytes were Clonostachys rosea f. rosea, Cladosporium cladosporioides, Rhizopus arrhizus var. arrhizus, Alternaria alternata a Acremonium strictum...