The objectives of this project were: 1) to study the spatial interactions of single nucleotide polymorphisms (SNPs) related to fungicide resistance within Botrytis cinerea populations isolated from grapes; 2) to study the spatial distribution patterns of SNPs related to fungicide resistance within B. cinerea populations in grape and within B. squamosa populations in onion; and 3) to compute sampling curves relative to mean SNP incidence estimation. In a first experiment, B. cinerea isolates were collected following a quadrat-based design (100 10x10m quadrats) in two commercial vineyards. The presence of 9 SNPs related to resistance to iprodione, boscalid, azoxystrobin and fenhexamid were detected using PCR-RFLP, PIRA-PCR and RT-qPCR assays. These data were spatially referenced and considered as a multivariate point pattern in a given vineyard. Spatial point patterns were analyzed by pairs, using an extension of Diggle's procedure for the analysis of nearest-neighbor distances. In this randomization testing procedure, the cumulative relative frequency distribution of the inter-SNP distances was used to characterize the spatial relationship between SNPs related to fungicide resistance. In the second experiment, two SNPs known to be responsible for boscalid resistance and one SNP known to be responsible for dicarboximide resistance in B. cinerea on grape were studied, in addition to one SNP responsible for dicarboximide resistance in B. squamosa on onion. One onion field was sampled in 2009 and another one was sampled in 2010 for B. squamosa, and two vineyards were sampled in 2011 for B. cinerea, for a total of four sampled sites. Sampling was carried following the same design as in the first experiment, except 10 samples were collected in each quadrat. Samples were analyzed by RFLP-PCR. The characterization of spatial distribution patterns was made through the fitting of discrete probability distributions. The level of mutations obtained in the first experiment was 90%, 64%, 67%, 33% and 1% for G143A, I86S, H272R, H272Y and N230I, respectively. Our results show that three spatial relationships can arise when spatial point patterns representing the presence of SNPs related to fungicide resistance are compared by pairs: spatial exclusiveness (12%), spatial co-existence (31%) and absence of a spatial relationship (56%). Despite the fact that more than one half of the pairs of SNPs tested showed no spatial relationship, the presence of about a third of inclusive spatial relationships supports the models of co-existence between sensitive and resistant strains postulated in the literature, but suggests a higher level of complexity in the resistant-sensitive interactions. In the second experiment, the beta-binomial distribution was found to fit the data better than the binomial distribution for all data sets. This indicates local SNP aggregation among sampling units, as supported by estimates of the parameter θ of the beta-binomial distribution ranging from 0.09 to 0.23, with an overall median value of 0.20. On the basis of the spatial distribution patterns of SNP incidence that we found in Botrytis populations, sampling curves were developed for various levels of precision, emphasizing the importance of sampling for early detection of fungicide resistance in plant disease epidemiology. / Les objectifs de ce projet étaient: 1) d'étudier les interactions spatiales entre polymorphismes nucléotidiques simples (PNS) associés à la résistance aux fongicides dans les populations de Botrytis cinerea provenant de raisins infectés; 2) d'étudier les patrons de distribution spatiale des PNS associés à la résistance aux fongicides au sein de populations de B. cinerea provenant de vignobles et de populations de Botrytis squamosa dans des champs d'oignions; et 3) de développer des courbes d'échantillonnages associées à l'estimation de l'incidence moyenne des PNS. Dans une première expérience, des isolats de B. cinerea ont été récoltés dans deux vignobles commerciaux en suivant une grille d'échantillonnage de 100 quadrats de 10x10m. La présence de 9 PNS associés à la résistance à l'iprodione, au boscalid, à l'azoxystrobine et au fenhexamid a été détectée par PCR-RFLP, PIRA-PCR et RT-qPCR. Les données ont été référencées spatialement et pour chaque vignoble, considérées comme un patron ponctuel multivarié. Les analyses ont été réalisées par paire, à l'aide d'une extension de la méthode de Diggle pour l'analyse des distances aux plus proches voisins. Dans cette procédure de test par randomisation, la distribution des fréquences relatives cumulatives des distances inter-PNS est utilisée afin de caractériser les patrons de relation spatiale entre PNS associés à la résistance aux fongicides. Dans une deuxième expérience, deux PNS associés à la résistance de B. cinerea au boscalid et un PNS associé à la résistance de B. cinerea aux dicarboximides ont été étudiés dans la vigne, en plus d'un PNS associé à la résistance de B. squamosa aux dicarboximides dans l'oignion. Pour B. squamosa, deux champs ont été échantillonnés, un en 2009 et un en 2010, et pour B. cinerea, deux champs ont été échantillonnés en 2011, pour un total de quatre sites d'échantillonnage. L'échantillonnage a été réalisé en suivant le même dispositif expérimental que pour la première expérience, à la différence que 10 échantillons ont été prélevés dans chaque quadrat. Les échantillons ont été analysés par PCR-RFLP, et les patrons de distribution spatiale ont été caractérisés sur base de l'ajustement des lois de distributions. Dans la première expérience, les proportions de PNS étaient de 90%, 64%, 67%, 33% et 1% pour G143A, I86S, H272R, H272Y et N230I, respectivement. Ces résultats démontrent que, lorsque les PNS associés à la résistance aux fongicides sont comparés par paires, trois types de relation spatiale peuvent survenir: l'absence de relation spatiale (56%), l'inclusion spatiale (31%) et l'exclusion spatiale (12%). En dépit du fait que plus de la moitié des paires de PNS testées ne montraient aucune relation spatiale, la présence de relation spatiale inclusive (31%) supporte les modèles de coexistence entre phénotypes sensibles et résistants, mais suggère un niveau de complexité supérieur. Pour la seconde expérience, la distribution bêta-binomiale s'ajustait mieux aux données que la distribution binomiale pour tous les jeux de données. Les valeurs estimées de l'indice d'agrégation θ étaient comprises entre 0.09 et 0.23 (valeur médiane de 0.20), indiquant une agrégation locale des PNS au sein d'une même unité d'échantillonnage. Finalement, en se basant sur les niveaux d'agrégation observés, des courbes d'échantillonnages ont été calculées pour différentes incidences de PNS et différents niveaux de précision. Ces résultats mettent ainsi l'emphase sur l'importance de l'échantillonnage pour une détection rapide de la résistance aux fongicides en épidémiologie.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119375 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Van Der Heyden, Hervé |
| Contributors | Odile Carisse (Internal/Cosupervisor2), Pierre R L Dutilleul (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Plant Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
Page generated in 0.0123 seconds