En absence de fongicides postrécoltes pour la conservation des fruits et légumes en général et des carottes en particulier, les racines sont soumises à des agents pathogènes responsables de pourritures, qui raccourcissent la durée de vie et diminuent la qualité commerciale du produit. L’hormèse induite par la lumière UV-C, qui est la stimulation d'effets bénéfiques à de faibles doses de ce facteur de stress potentiellement dangereux à des doses élevées, est considérée comme l'une des alternatives les plus prometteuses à l’utilisation des fongicides pour la conservation long terme des carottes. L'objectif global de ce travail était de développer un traitement de pré- entreposage par la lumière UV -C pour induire une résistance aux maladies dans les carottes et augmenter leur durée de conservation. La méthodologie comprenait la détermination de la dose hormétique (optimale) permettant d'induire une résistance des carottes à Botrytis cinerea, Sclerotinia sclerotiorum, Rhizoctonia carotae et Pythium sulcatum; l'évaluation de l’effet de la température d’entreposage après traitement UV-C sur la résistance de la carotte; et l'évaluation de l’effet de l’âge physiologique des carottes avant le traitement UV-C et de la persistance de la résistance induite par les UV-C dans les carottes pendant l’entreposage à long terme . La résistance induite a été évaluée par l'agressivité des agents pathogènes et des infections naturelles, l'accumulation de la phytoalexine 6-methoxymelléine (6-MM), des polyacétylènes falcarinol et falcarindiol, de la myristicine et de l'induction de protéines de défense PR- 2 (β-1,3-glucanases) et PR-3 (chitinases). La progression de la sénescence a été évaluée par l’incidence et la sévérité des repousses foliaires et des repousses racinaires. Les résultats ont montré un effet quadratique significatif entre la dose du traitement UV-C et la réponse de résitance des carottes aux maladies causées par B. cinerea, S. sclerotiorum, R. carotae, et P. sulcatum. La résistance des carottes aux maladies augmentait progressivement avec les doses jusqu'à une dose optimale d'environ 5,4 kJ.m-2. A cette dose hormétique, un maximum d'environ 55 % d'inhibition de la croissance des agents de pourritures inoculés a été observé, et au-delà de cette dose la résistance aux maladies a diminué. La température d’entreposage des carottes après le traitement hormétique a eu également un impact sur l'inhibition de la croissance de B. cinerea sur les carottes, et cette inhibition était supérieure sur les racines traitées et entreposées à 4 °C. En outre, le traitement hormétique UV-C a considérablement amélioré la résistance à long terme des carottes contre des infections naturelles. De plus, la sénescence des racines traitées, telle qu’observée par les repousses racinaires et foliaires, a été ralentie et décalée d’un maximum de deux mois par rapport aux carottes non traitées. L’accumulation de la phytoalexine 6-méthoxymélléine (6-MM) dans la pelure des carottes a été induite par le traitement UV-C et la production maximale de ce composé a été observée aux environs de la dose UV-C de 5,4 kJ.m-2. Quelle que soit la température d’entreposage après le traitement hormétique, le profil d’accumulation de la 6-MM était le même, c’est-à-dire que les quantités de ce composé atteignaient un certain maximum, suivie d'une diminution, et d’une stabilisation. Il semble que les cellules de carotte aient été plus sensibles à la 6-MM à 24 °C, et à cette température, elles accumulaient et dégradaient cette molécule le plus rapidement, en supportaient des plus bassses quantités maximales, et la stabilisaient à des valeurs d'équilibre plus bassses. Entreposées à 4 °C après le traitement hormétique UV-C, les carottes produisaient des quantités maximales les plus élevées de 6-MM (autour de 120 μg.g-1 de poids frais (PF)), et contenaient au bout de 7 mois d’entreposage des valeurs d'environ 45 μg.g-1 PF de cette molécule. Selon la dose léthale de 6-MM (DL50) pour l’inhibition de la croissance de B. cinerea (environ 20 μg.g-1 PF), il est raisonnable de penser que cette phytoalexine joue un rôle important dans la résistance induite à long terme des carottes contre les pourritures postrécoltes. Il y a une accumulation de myristicine dans les carottes après un traitement à la lumière UV-C. Cependant, le rôle de cette molécule dans les réactions de défense des carottes est très peu connu. Le traitement hormétique préentreposage UV-C n'a pas eu d'effets sur l’accumulation du falcarindiol et du falcarinol quelle que soit la température d’entreopsage. La lumière UV-C n’a pas semblé affecter l'accumulation de falcarinol et falcarindiol, ce qui renforce l’idée du fait que ces composés soient préformés et fassent partie des défenses constitutives des carottes. Des analyses de type Western blot ont révélé deux bandes constitutives de 38 kDa et de 45 kDa pour chacune de protéines PR-2 (β-1,3-glucanases) et PR-3 (chitinases) testées. Le traitement hormétique UV-C a induit une augmentation progressive des quantités de PR-2 de 38 kDa (3 à 4 fois relativement à leur niveau initial) dans les carottes entrposées à long terme à basse température (4 °C). Les autres protéines PR détectées sont restées stables, autour de leur valeur initiale dans les carottes traitées aux UV-C et entreposées à 4 °C. Cependant, toutes les protéines PR détectées ont connu une diminution à des taux variables de leurs quantités initiales quand les racines étaient entreposées à 14 °C et 24 °C, traitées ou non. Cela nous suggère que les protéines PR font partie intégrante de la résistance induite aux UV-C des carottes en entreposage long terme. Nos données suggèrent, en somme, qu’un traitement aux UV-C pourrait être une technologie utile dans la gestion intégrée des maladies pour le stockage à long terme des carottes. / As there is no fungicide currently registered for postharvest application on carrot, the long-term storage of this crop is limited because of the postharvest decay, which shortens the storability. UV-C hormesis is the stimulation of beneficial effects at low doses of this potentially harmful stressor at high doses, and is considered as one of the most promising alternatives to fungicides for preservation and long-term storage of carrots. The overall objective of this study was to develop a prestorage treatment with UV-C to induce disease resistance in carrots and increase their storage life. The methodology included the determination of the hormetic (optimum) dose to induce disease resistance in carrots against Botrytis cinerea, Sclerotinia sclerotiorum, Rhizoctonia carotae and Pythium sulcatum; the evaluation of time delay after harvest before UV-C treatment and storage temperature on carrot resistance; and the evaluation of the persistence of UV-C induced resistance in carrots during the long-term storage. The induced resistance was evaluated by challenge inoculation with pathogens and natural infections of the treated carrots, and defenswe mechanisms such as the accumulation of the phytoalexin, 6-methoxymellein (6-MM), the polyacetylenes falcarinol and falcarindiol, myristicin and the induction of defense proteins, PR-2 (β-1,3-glucanases) and PR-3 (chitinases). The progress of senescence was evaluated by the severity of sprouting and rooting. There was a significant quadratic dose-response relationship between UV-C dose and resistance to B. cinerea or S. sclerotiorum, R. carotae, and P. sulcatum. Carrot resistance to diseases progressively increased compared with control roots, up to a dose of about 5.4 kJ.m-2. At the hormetic dose, a maximum of about 55% reduction in growth of the challenged organisms was observed and beyond that dose, disease resistance decreased. Storage temperature had also an impact on the inhibition of the B. cinerea growth on carrots, and the inhibition was greater on the treated carrots and stored at 4 °C during 70 days. In addition, during 7 months of the long-term storage, the naturally occurring infections, as well as the senescence indicators such as sprouting and rooting were delayed by about two months on treated carrots compared with the non-treated roots. Prestorage treatment with the hormetic UV-C dose elicited the production the phytoalexin 6-MM in carrot peel with maximum accumulation level of about 120 µg.g-1 FW with the hormetic UV-C dose. Regardless of the storage temperature, the level of 6-MM reached a certain maximum, followed by a decrease, and thereafter, it remained steady. At 4°C, 6-MM reached the highest maximum value (120 µg.g-1 FW), and decreased gradualy with storage time to reach a level of about 45 µg.g-1 FW after seven months. It is likely that this carrot phytoalexin plays an important role in the roots long-term induced resistance, since it is known that the ED50 of 6-MM inhibitory for the growth of decay agents is 20 µg.g-1. At the storage temperature of 24 °C, it appears that 6-MM accumulates at the fastest rate, but also degrades at the fastest rate resulting in lowest maximum as well as steady state level, presumably due to high sensitivity of carrot tissue at higher storage temperatures The polyacetylenes falcarinol and falcarindiol were present in untreated carrots and they are likely to be preformed antimicrobial compounds. The prestorage UV-C treatment did not have any impact on falcarindiol and falcarinol at any storage temperature. UV-C treatment does not seem to affect falcarinol and falcarindiol accumulation; hence those compounds tend to be preformed. There was an accumulation of myristicin in carrots treated by UV-C. However, the role of this compound in disease resistance and its fungistatic effects remain unclear. Immunoblotting analysis revealed two constitutive bands at 38 kDa and 45 kDa for both PR-2 (β-1,3-glucanases) and PR-3 (chitinases) proteins. There was a progressive and significant enhancement of 38 kDa of PR-2 (3 to 4 folds the initial level) in carrots treated with UV-C hormetic dose and stored at low temperature during long term storage, while the other PR-proteins detected did not exhibit any changes during storage at 4 °C. However, all PR-proteins degraded at various rate in roots stored at higher temperatures (14 °C and 24 °C), which suggests that PR-proteins are an integral part of long-term resistance in UV-C hormesis treated carrots. Our data suggest, overall, that UV-C treatment could be a beneficial technology in the integrated management of diseases for long-term storage of carrots.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/26624 |
| Date | 23 April 2018 |
| Creators | Kouassi, Niankan |
| Contributors | Arul, Joseph, Tweddell, Russell J. |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxi, 199 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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