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International audience

International audience; Melampsora larici-populina is a partially asexual basidiomycete fungus responsible for poplar rust, with its sexual stage on larch (Larix sp.) and its asexual stage on poplar (Populus sp.). Resistant 7 poplar cultivars were widely planted in northern France until a major resistance breakdown which occurred in 1994. This selective event lead to a rapid and complete shift in the pathogen population. Two independent mutations are responsible for the virulent recessive allele: a SNP and a deletion. Here we study the dynamics of virulence allele fixation both theoretically and empirically, by modeling virulence fixation in different evolutionary scenarios, and by tracing back the polymorphism evolution at the candidate locus before, during and after the resistance breakdown. The modeling part highlighted the interplay between the life cycle (host alternation or not) and the extent of resistance deployment on the probability and dynamics of fixation. Fluorescence ratio methods allowed us to successfully characterize genotypes of reference strains. This method will be applied to nearly 300 isolates collected from 1988 to 2016. By linking our model results and the observed polymorphism evolution in the studied populations, we will investigate whether the combined presence of the deletion and the mutation conferring virulence may have led to such a rapid and complete replacement of the pathogen population.

National audience; La France est le premier pays producteur de peupliers en Europe et le deuxième pays du monde en termes de surfaces plantées (236 000 ha). Le principal agent pathogène en populiculture est le champignon phytopathogène Melampsora larici-populina, responsable de la rouille du peuplier. Dans l’intérêt de la production de bois de peuplier pour les filières énergétiques et industrielles, des variétés résistantes à cette maladie ont été sélectionnées et déployées au champ. Pendant des décennies, la sélection portait sur des variétés portant des résistances qualitatives. Celles-ci procurent à la plante une résistance totale aux isolats du champignon porteurs de l’allèle d’avirulence correspondant. Suite au déploiement à grande échelle de ces cultivars, l’évolution de la virulence du champignon a systématiquement conduit au contournement des résistances. Plusieurs événements de contournement de résistance chez M. larici-populina ont été observés dont les contournements des résistances qualitatives R2 (portée principalement par le cultivar 'Luisa-Avanzo') en 1986, R7 (portée par 'Beaupré') en 1994 et R8 (portée par 'Hoogvorst') en 1997. Nous nous intéressons en particulier au contournement de la résistance R7 ayant eu lieu en 1994 en Belgique et dans le nord de la France suite à des plantations massives du cultivar 'Beaupré' (R7). Des échantillonnages de M. larici-populina avant et après le contournement de la résistance R7 ont, entre autres, été effectués dans trois régions françaises. Des analyses de la structure des populations, de la séquence des génomes complets, ainsi que plusieurs caractères liés au pouvoir pathogène ont été réalisées sur quatre populations (une population échantillonnée avant contournement ; une échantillonnée au moment du contournement et quatre ans après ; enfin une population échantillonnée sur des peupliers sauvages ne portant pas de gène de résistance). L’impact du contournement de la résistance R7 sur ces populations a ainsi pu être décrit (Persoons et al. 2017). Une approche de scan génomique a permis d’identifier 20 régions du génome qui montrent des signatures potentielles de balayage sélectif. Par ailleurs, une étude d'association génétique pangénomique (genome-wide association study, GWAS) nous a permis d’identifier une région génomique fortement liée au phénotype virulent/avirulent 7, ce qui ouvre des perspectives pour l’identification du premier gène d’avirulence chez ce champignon.

International audience

Host–parasite systems provide convincing examples of Red Queen co-evolutionary dynamics.Yet, a key process underscored in Van Valen's theory – that arms race dynamics can result in extinction – has never been documented.One reason for this may be that most sampling designs lack the breadth needed to illuminate the rapid pace of adaptation by pathogen populations. In this study, we used a 25-year temporal sampling to decipher the demographic history of a plant pathogen: the poplar rust fungus, Melampsora larici-populina. A major adaptive event occurred in 1994 with the breakdown of R7 resistance carried by several poplar cultivars widely planted in Western Europe since 1982.The corresponding virulence rapidly spread in M. larici-populina populations and nearly reached fixation in northern France, even on susceptible hosts. Using both temporal records of virulence profiles and temporal population genetic data, our analyses revealed that (i) R7 resistance breakdown resulted in the emergence of a unique and homogeneous genetic group, the so-called cultivated population, which predominated in northern France for about 20 years, (ii) selection for Vir7 individuals brought with it multiple other virulence types via hitchhiking, resulting in an overall increase in the population-wide number of virulence types and (iii) – above all – the emergence of the cultivated population superseded the initial population which predominated at the same place before R7 resistance breakdown.Our temporal analysis illustrates how antagonistic co-evolution can lead to population extinction and replacement, hence providing direct evidence for the escalation process which is at the core of Red Queen dynamics.

This data set describes the synthesis of transcripts derived from RNA-Seq short read data from 2016 Bangladesh wheat blast epidemic openly available from "OpenWheatBlast" website. We aligned the short reads to the predicted transcriptome of Brazilian wheat blast isolate BR32 reported by Chiapello et al. GBE (2016) and obtained from the GEMO database. Then, we extracted the predicted consensus sequences for the Bangladeshi strain(s). Here, we provide fasta files for these predicted consensus sequences based on the Br32 gene models.

Melampsora larici-populina is a pathogenic fungus responsible of poplar leaf rust, causing severe damages in plantations worldwide. Almost all poplar resistances deployed so far in France have been overcome and a major event that occurred in 1994 with the breakdown of resistance R7 mostly used in poplar cultivation. In order to identify candidate genes linked to pathogenicity, I conducted a comparative genomics study based on the sequencing of 15 isolates. This analysis revealed polymorphism patterns correlated to the distribution of virulences among isolates while the necessity of a population genetics study. I then analyzed the genetic structure of a comprehensive collection of 600 isolates of M. larici-populina sampled from 1992 to 2012. This analysis demonstrated the major impact of the R7 breakdown on populations. Finally, I conducted a population genomics analysis to obtain a demographic scenario describing the historical links between populations and to identify genomic regions under selection. This analysis is based on the Illumina sequencing of 86 isolates in four key populations identified by the population genetic analysis. Over 1,000,000 polymorphic positions were identified. The best demographic scenario was assessed using Approximate Bayesian Computation algorithms based on coalescent simulations. Using this demographic scenario, I computed the confidence interval of several population genetic indices. This genome scan analysis was performed on the 86 genomes using this same indices and revealed 20 genomic regions containing 14 genes potentially involving in the resistance 7 breakdown, Melampsora larici-populina est un champignon pathogène responsable de la rouille foliaire sur les peupliers, causant de graves dommages dans les plantations du monde entier. Presque toutes les résistances des peupliers déployées en France ont été contournées et l'événement majeur est survenu en 1994 avec le contournement de la résistance R7 largement déployée en populiculture. Dans le but d'identifier des gènes candidats liés à la pathogénicité, j'ai mené une étude de génomique comparative basée sur le séquençage de 15 isolats. Cette analyse a mis à jour des patrons de polymorphisme corrélés à la distribution des virulences au sein des isolats tout en révélant la nécessité d'une étude populationnelle. Pour se faire, une étude de génétique des population basée sur le génotypage de 600 isolats de M. larici-populina échantillonnés de 1992 à 2012 a été conduite. Cette analyse m'a permis de décrire l'histoire démographique des populations de M. larici-populina et de documenter l'impact majeur du contournement de la R7 sur la structure des populations. Enfin, j'ai mené une analyse de génomique des populations afin d'obtenir un scenario démographique décrivant les liens historiques entre les populations et d'identifier les régions sous sélection. Cette analyse est basée sur le séquençage en Illumina de 86 isolats répartis en quatre populations clés mises en évidence par l'analyse de la structure génétique des populations. Plus de 1 000 000 positions polymorphes ont été identifiées. Un scenario fiable a été identifié par ABC à partir duquel les enveloppes de confiance des indices de génétique des populations ont été mesurées. L'analyse du génome scan qui a été réalisée sur les 86 génomes en utilisant ces mêmes indices a révélée 20 régions génomiques contenant 14 gènes candidats potentiellement impliquées dans le contournement de la R7.

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National audience; L’interaction hôte-pathogène implique un dialogue moléculaire entre les partenaires, gouverné notamment par la relation gène-pour-gène. Parmi les molécules mises en jeu, les effecteurs produits par l’agent pathogène lui permettent d’interférer avec les réactions de défense de la plante, conduisant au succès de l'infection et à la maladie1. Ces effecteurs font l’objet de nombreuses recherches chez les champignons qu'ils soient pathogènes ou mutualistes. Les effecteurs mis à jour jusqu’à présent ont permis de mettre en évidence des caractéristiques communes et notamment d'en regrouper une large majorité sous le terme de PPS. Des travaux ont par ailleurs permis de montrer que certains effecteurs évoluaient sous la pression des systèmes de reconnaissance de l’hôte1. Cependant les fonctions des effecteurs restent majoritairement inconnues et leurs séquences codantes sont très variées, limitant les approches de génomique comparative. Afin de dépasser cette limitation, nous proposons de rechercher les effecteurs fongiques par une identification des loci soumis à sélection lors d’un évènement de contournement de résistance. Notre modèle d’étude est Melampsora laricipopulina, l’agent de la rouille du peuplier, principale maladie des peupleraies européennes. Son génome est séquencé et assemblé et une recherche systématique des PPS a été réalisée2. Ainsi l’objectif de cette étude est d’identifier l’ensemble des régions génomiques impliquées dans ce contournement en utilisant une étude combinée de génétique et de génomique des populations couplée à une validation des effecteurs candidats par une approche de génomique fonctionnelle3,4. Nous avons appliqué les outils de la génétique des populations sur une collection de 600 isolats issus de populations échantillonnées en France de 1992 à 2012 et typés à l’aide de 25 marqueurs microsatellites5. Cette étude a permis de mettre en évidence trois groupes génétiques distincts dont un groupe pré-contournant aujourd’hui disparu et un groupe formé par les individus contournants. Grâce à l'analyse de la structuration génétique façonnée par cet évènement, nous avons appliqué une approche de génomique des populations, basée sur le reséquençage d’une centaine d’isolats. Les analyses en cours de scan génomique ont d’ores et déjà permis de mettre à jour des régions génomiques d’intérêt, dont certaines codent des PPS qui représentent des effecteurs candidats pour l’analyse fonctionnelle.

International audience

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Background In February 2016, a new fungal disease was spotted in wheat fields across eight districts in Bangladesh. The epidemic spread to an estimated 15,000 hectares, about 16 % of the cultivated wheat area in Bangladesh, with yield losses reaching up to 100 %. Within weeks of the onset of the epidemic, we performed transcriptome sequencing of symptomatic leaf samples collected directly from Bangladeshi fields. Results Reinoculation of seedlings with strains isolated from infected wheat grains showed wheat blast symptoms on leaves of wheat but not rice. Our phylogenomic and population genomic analyses revealed that the wheat blast outbreak in Bangladesh was most likely caused by a wheat-infecting South American lineage of the blast fungus Magnaporthe oryzae. Conclusion Our findings suggest that genomic surveillance can be rapidly applied to monitor plant disease outbreaks and provide valuable information regarding the identity and origin of the infectious agent., BMC Biology, 14, ISSN:1741-7007