Le cas de l'interaction modèle entre le riz et le champignon pathogène Magnaporthe oryzae a été étudié afin de mieux comprendre les effets d'une pratique culturale, la fertilisation azotée, sur la résistance. Ce travail a permis de mettre au point un système simplifié permettant d'étudier au laboratoire l'augmentation de la sensibilité induite par l'apport azoté, un phénomène dénommé NIS (Nitrogen-Induced Susceptibility), d'analyser les effets de l'azote sur la croissance de M. oryzae et son pouvoir pathogène, d'explorer les effets de l'azote au travers de la diversité du riz et des différents types de résistance (complètes et partielles), et d'identifier par cartographie des zones du génome du riz importantes pour la NIS. L'expression des gènes de défenses ne semble pas altérée en cas de régime riche en azote. Au contraire, le suivi cytologique de l'infection par M. oryzae a mis évidence que la pénétration du champignon n'était pas modifiée par la présence d'azote alors que sa croissance dans la plante est accrue. Le niveau de maladie a pu être augmenté par apport d'acides aminés 24h après le début de l'infection, suggérant qu'une relation trophique est probablement à la base de la NIS. Une analyse de l'effet de l'azote sur la sensibilité à la pyriculariose à travers la diversité du riz nous a permis de mieux caractériser la diversité du phénomène de NIS. La NIS est très polymorphe mais n'est pas corrélée à la différence liée aux sous-groupes indica et japonica du riz. Par ailleurs, un fort apport en azote a réduit la résistance déclenchée par le gène de résistance Pi1, suggérant que la robustesse de ces gènes peut être affectée par la NIS Enfin, un locus qui contrôle la sensibilité du riz à la pyriculariose sous un régime riche en azote a été identifié sur le chromosome 1. Plusieurs éléments suggèrent un lien possible entre l'efficacité de l'utilisation de l'azote (NUE) et la NIS. / Nitrogen-Induced Susceptibility (NIS) to plant diseases is a widespread phenomenon. In this work, we set an experimental system in which nitrogen supply strongly affects rice blast susceptibility whereas it is only slightly perturbing plant growth. We show that fungal growth is affected before and after penetration in the plant but that the final penetration rate is not affected; thus a change in penetration is not responsible for increased susceptibility. Differences in total nitrogen amount and defense gene expression before infection are unlikely to be responsible for the observed increase in penetration. After penetration, small changes in plant growth, but not modifications of the transcriptional regulation of defense genes, could be responsible for nitrogen-induced susceptibility. On the other hand, the fungus seems to perceive small differences in nitrogen amount after penetration and this may explain enhanced growth under high nitrogen regime. Indeed, exogenous treatment with some free amino acids after inoculation mimicked Nitrogen-Induced Susceptibility, further arguing that this phenomenon is mostly due to a trophic relation between the plant and the fungus. We also used our experimental system that does not strongly affect plant development to address the question of NIS polymorphism across rice diversity. We show that the capacity of rice to display NIS is highly polymorphic and does not correlate with difference related to indica/japonica sub-groups. We also tested the robustness of three different major resistance genes under high nitrogen. Nitrogen partially breaks down resistance triggered by the Pi1 gene. Cytological examination indicates that penetration rate is not affected by high nitrogen whereas growth of the fungus is increased inside the plant. Using the CSSL mapping population between Nipponbare and Kasalath, we identified a Kasalath locus on chromosome 1, called NIS1, which dominantly increases susceptibility under high nitrogen. We discuss the possible relationships between Nitrogen Use Efficiency (NUE), disease resistance regulation and NIS. This work provides evidences that robust forms of partial resistance exist across diversity and can be genetically mapped. This work also suggests that under certain environmental circumstances, complete resistance may breakdown, irrelevantly of the capacity of the fungus to mutate. These aspects should be considered while breeding for robust forms of resistance to blast disease.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2013NSAM0011 |
| Date | 04 June 2013 |
| Creators | Nguyen, Thithuthuy |
| Contributors | Montpellier, SupAgro, Morel, Jean-Benoît, Balini, Elsa |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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