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Dernière mise à jour : Mai 2021

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OFFRE STAGE MASTER 2 CLOQUE DU PECHER

Stage M2 cloque du pêcher
Sujet : Mobiliser le levier génétique pour lutter contre Taphrina deformans, responsable de la cloque du pêcher

Laboratoire d’accueil

INRAE, Unité de Génétique et d’Amélioration des Fruits et Légumes GAFL

Domaine St Maurice, BP 94, 84143 Montfavet Cedex

 

Responsable de stage :

Bénédicte QUILOT-TURION (benedicte.quilot-turion@inrae.fr), Directrice de recherche

Co-encadrement: Morgane ROTH (morgane.roth@inrae.fr), Chargée de Recherche

 

Période : début janvier à mars 2023, 6 mois

 

Contexte

L'avenir de la production fruitière réside dans la capacité à produire des fruits de qualité dans des systèmes à faibles intrants. Le pêcher est sensible à de nombreux agents pathogènes et ravageurs. Les mesures prophylactiques sont insuffisantes et la lutte chimique est généralisée. Ces pratiques actuelles sont problématiques d'un point de vue environnemental et sanitaire et pourraient favoriser l'émergence de souches résistantes. De plus, l’accélération de l’interdiction d’utilisation de nombreuses substances actives rend indispensable la mise en œuvre d’autres leviers. Dans ce contexte, la cloque du pêcher, maladie fongique causée par Taphrina deformans est particulièrement problématique. Les symptômes apparaissent au printemps sous forme de zones rougeâtres sur les feuilles en développement, puis elles s’épaississent et se déforment. Un développement important de cette maladie sur l'arbre peut conduire à son affaiblissement par perte du feuillage, et entraîner la mort de l'arbre. Même si jusqu'à présent, cette maladie est assez bien contrôlée par l'utilisation de fongicides, elle reste un frein majeur à la réduction de l'utilisation des pesticides et au développement de l’agriculture biologique où très peu de solutions à efficacité partielle sont autorisées. En particulier, l’utilisation du cuivre en agriculture a des effets environnementaux délétères et une réduction de son utilisation est déjà engagée. Malgré l’urgence de trouver des solutions pour maintenir la production de pêches dans le futur, aucune variété résistante n’a été identifiée, ce qui suggère l’existence de résistances/tolérances partielles seulement, à déterminisme génétique complexe (nombreux loci ou QTL a effets faibles). L’unique publication rapportant une analyse génétique de la résistance à la cloque est une étude préliminaire publiée dans un acte de colloque en 1998 et issue d’un croisement interspécifique réalisé à INRAE d’Avignon (Viruel et al., 1998). Quelques travaux plus récents ont porté sur la comparaison de feuilles saines et infectées d’un point de vue anatomique (Giordani et al., 2013), biochimique (Koleva-Valkova et al., 2017; Moscatello et al., 2017), protéomique (Goldy et al., 2017; Butassi et al., 2022), métabolomique et transcriptomique (Svetaz et al., 2017) et le développement de tests moléculaires pour détecter la maladie (Tavares et al., 2004; Mikhailova et al., 2020). Une équipe d’Argentine a récemment publié deux études notables (Svetaz et al., 2017; Butassi et al., 2022) mettant en œuvre des infections contrôlées sur feuilles détachées par une suspension de blastospores obtenue à partir de cultures du champignon sur un milieu peu commun (yeast malt agar YMA). C’est une avancée remarquable qui va permettre de s’affranchir des conditions climatiques et de la pression naturelle de l’inoculum en verger pour cribler de façon systématique et répétable une large gamme de matériel, y compris les arbres maintenus sous tunnels et de jeunes arbres, sans mettre en péril leur conservation.

Dans ce contexte, il y a urgence à relancer les travaux de génétique et valoriser les éléments accumulés par INRAE au cours du temps pour progresser sur cette question primordiale.

 

Objectifs du stage

Dans ce contexte, les objectifs du stage sont de :

- Développer la méthodologie permettant de réaliser des tests d’infection contrôlée pour évaluer la résistance à la cloque : culture de Taphrina deformans in vitro pour conservation et sporulation, réalisation de suspensions de blastospores, maitrise de l’infection sur feuilles détachées, mesures des symptômes.

- Phénotyper les collections et descendances en verger en conditions naturelles : notation des dates de débourrement végétatif et d’apparition des premiers symptômes et pourcentage de feuilles attaquées.

- Analyser les données phénotype-génotype par analyses de liaison (QTL) et d’association (GWAS) et comparer les résultats obtenus.

 

Données disponibles (acquises en vergers non traités) :

Nous disposons d’une série de différentes populations qui apporteront des éléments complémentaires au projet :

- une core-collection pêcher (206 individus), génotypée par la puce ‘IRSC 18K SNP array’ (https://www.rosaceae.org/Analysis/431), est plantée dans plusieurs environnements contrastés (Pyrénées Orientales, Vaucluse et Drôme plantés en hiver 2019-2020 et Gard en décembre 2022). Après 2 années de protection anti-fongique (pour éviter une mortalité importante des jeunes arbres), les vergers sont menés en bas intrants phytosanitaires, avec application de traitements ponctuels uniquement si la survie des arbres en dépend. Les notations de symptômes de cloque (pourcentage de feuilles attaquées) ont débuté en 2021 et sont reconduites tous les ans, ainsi que les notations de la date de débourrement végétatif. Cette core-collection permettra de réaliser des analyses d’association (GWAS).

- des descendances issues de géniteurs différents et ségrégeant pour la sensibilité à la cloque: Une population d’autofécondation (AF5392) de ‘Malo Konare’ (clone S5392), comptant 797 individus, plantée sur le Domaine expérimental INRAE de l’Amarine (Gard) et conduite sans protection fongique. ‘Malo Konare’ est une pêche pavie bulgare (Dabov, 1985), descendant d’un clone de P. ferganensis et montrant une forte résistance à l’oïdium (gène Vr1). 212 individus de AF5392 ont été génotypés avec la puce ‘IPSC peach 9K SNP array v1’ (Verde et al., 2012). Des notations de symptômes de cloque sont disponibles (2017, 2019, 2020, 2021 et 2022) et la population est encore en place. Les premières analyses QTL ont révélé sur le chromosome 7 un QTL stable au long des années, associé au locus contrôlant le caractère des nectaires foliaires (Lambert et al., 2022). Un QTL de résistance à l’oïdium est également présent dans cette région. Des autofécondations de certains individus de l’AF5392 ont été réalisées pour réaliser une cartographie fine de ces loci.

Des données observées sur la population d’autofécondation de SD40, individu issu d’un croisement interspécifique entre la nectarine Summergrand et le clone P1908 du pêcher sauvage P. davidiana. Ce dernier est porteur de résistances polygéniques à effet faible pour de nombreuses maladies. Ainsi, l’individu SD40 fait partie de la population SD étudiée pour la résistance à la cloque (Viruel et al., 1998). 6 QTL ont été identifiés dont 2 communs aux 2 années de notations. La population BC2, est issue de 2 générations d’un rétrocroisement (‘backcross’, BC) de l’individu SD40 d’abord avec la nectarine Summergrand pour obtenir la BC1, puis un mélange de pollen de la BC1 a servi à polliniser la nectarine Zéphir. Elle compte 123 individus génotypés avec des marqueurs microsatellites et la puce ‘IPSC peach 9K SNP array v1’ (carte de 340 marqueurs). Des observations de symptômes de cloque ont été réalisées en 2021 et 2022 alors que le verger était conduit sans protection fongique.

Activités dominantes

- rédiger une revue bibliographique

- effectuer des notations en verger (stades phénologiques, symptômes de cloque)

- mettre en place la culture de Taphrina deformans en laboratoire et développer un test d’infection contrôlée

- réaliser de la cartographie de QTL, et des analyses de GWAS

- discuter des résultats, rédiger un rapport et faire des présentations orales avec l’équipe et les partenaires externes (stations expérimentales en particulier)

Profil requis                                              

- Dernière année de Formation Supérieure BAC + 5

- Connaissances : génétique quantitative, idéalement mycologie

- Compétences opérationnelles : maitrise du logiciel R, aptitude à gérer différents jeux de données

Indemnisation selon la règlementation en vigueur pour 2023 : environ 600 €/mois

 

Publications de l’équipe d’accueil :

Oliveira Lino L, Confolent C, Signoret V, Génard M, Quilot-Turion B. 2022. Genetic variability in the susceptibility of immature peach fruit to Monilinia laxa is associated with surface conductance but not stomatal density. J Plant Sci Phytopathol. 2022;6:091–100. https://doi.10.29328/journal.jpsp.1001081

 Lambert P, Confolent C, Heurtevin L, Dlalah N, Signoret V, Quilot-Turion B, Pascal T. 2022. Insertion of a mMoshan transposable element in PpLMI1, is associated with the absence or globose phenotype of extrafloral nectaries in peach [Prunus persica (L.) Batsch. Horticulture research, 2022, 9, pp.1-13. https://doi.org/10.1093/hortre/uhab044

 Mustafa MH, Bassi D, Corre M-N, Lino LO, Signoret V, Quilot-Turion B, Cirilli M. 2021. Phenotyping Brown Rot Susceptibility in Stone Fruit: A Literature Review with Emphasis on Peach. Horticulturae, 7(5):115. https://doi.org/10.3390/horticulturae7050115

 Omrani M, Roth M, Roch G, Blanc A, Morris C, Audergon JM. 2019. Genome-wide association multi-locus and multi-variate linear mixed models reveal two linked loci with major effects on partial resistance of apricot to bacterial canker. BMC Plant Biology, 19:31

Hernandez J, Micheletti D, Bink M, Van de Weg E, Cantin C, Nazzicari N, Caprera A, Dettori MT, Micali S, Bianchi E, Campoy J, Dirlewanger E, Lambert P, Pascal T, Troggio M, Bassi D, Rossini L, Verde I, Quilot- Turion B, Laurens F, Arus P, Aranzana M-J. 2017. Integrated QTL detection for key breeding traits in multiple peach progenies. BMC Genomics, 18: 404.

 

Publications relatives au sujet :

Butassi E., Novello M.A., Lara M.V. (2022) Prunus persica apoplastic proteome analysis reveals candidate proteins involved in the resistance and defense against Taphrina deformans. JOURNAL OF PLANT PHYSIOLOGY, 276, 153780. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0176161722001663

Giordani E., Padula G., Radice S. (2013) Compared Anatomy of Young Leaves of Prunus persica (L.) Batsch with Different Degrees of Susceptibility to Taphrina deformans (Berk.) Tul. JOURNAL OF PHYTOPATHOLOGY, 161, 190–196.

Goldy C., Svetaz L.A., Bustamante C.A., Allegrini M., Valentini G.H., Drincovich M.F., Fernie A.R., Lara M. V (2017) Comparative proteomic and metabolomic studies between Prunus persica genotypes resistant and susceptible to Taphrina deformans suggest a molecular basis of resistance. Plant Physiology and Biochemistry, 118, 245–255.

Koleva-Valkova L., Piperkova N., Petrov V., Vassilev A. (2017) Biochemical responses of peach leaves infected with Taphrina deformans Berk/Tul. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 65, 871–878.

Mikhailova E. V, Karpun N.N., Agumava A.A., Efremov A.M., Ravish C., Samarina L.S. (2020) DNA-detection of leaf curl pathogen Taphrina deformans in asymptomatic leaves of peach (Prunus persica (L.) Batsch) in Russia. RESEARCH JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY, 15, 126–129.

Moscatello S., Proietti S., Buonaurio R., Famiani F., Raggi V., Walker R.P., Battistelli A. (2017) Peach leaf curl disease shifts sugar metabolism in severely infected leaves from source to sink. Plant Physiology and Biochemistry, 112, 9–18. Available at: file://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0981942816304594

Svetaz L.A., Bustamante C.A., Goldy C., Rivero N., Muller G.L., Valentini G.H., Fernie A.R., Drincovich M.F., Lara M. V (2017) Unravelling early events in the Taphrina deformans-Prunus persica interaction: an insight into the differential responses in resistant and susceptible genotypes. PLANT CELL AND ENVIRONMENT, 40, 1456–1473.

Tavares S., Inacio J., Fonseca A., Oliveira C. (2004) Direct detection of Taphrina deformans on peach trees using molecular methods. EUROPEAN JOURNAL OF PLANT PATHOLOGY, 110, 973–982.

Viruel M.A., Madur D., Dirlewanger E., Pascal T., Kervella J. (1998) Mapping quantitative trait loci controlling peach leaf curl resistance. Acta Horticulturae, 465, 79–88.