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In agricultural production systems, the use of varietal resistance is an ecological alternative to the application of phytosanitary products in the control of plant pathogens. However, several examples of breakdown or erosion of varietal resistance due to adaptation in populations of pathogens have been reported. A recent case is the erosion of quantitative resistance in bananas by the fungus Pseudocercospora fijiensis, the causative agent of Black Leaf Streak Disease. The objectives of this thesis aimed to highlight an adaptation of P. fijiensis populations to quantitative resistance with in vitro inoculations, to identify the underlying adaptive architecture and to find out if adapted genotypes were introduced in other countries, in particular in the French West Indies. Cross inoculations of detached leaves of resistant and sensible varieties of banana, suggest the existence of local adaptation to quantitative resistance in populations of P. fijiensis from Cuba and the Dominican Republic. Population genomics and quantitative genetics analyses identified 25 genomic regions potentially involved in adaptation to these resistances. These results suggest a complex adaptive architecture involving a polygenic basis, functional redundancy and low level of convergence between the populations studied. Annotation of genes detected in genomic regions and biological data support the hypothesis that some of them may play a role in pathogenicity. Finally, a genetic analysis of populations in the Latin America - Caribbean region made it possible to propose the hypothesis of an introduction in Guadeloupe of genotypes pre-adapted to resistance from Cuba, which could explain the high levels of disease observed in resistant varieties. This study provides first elements and a methodology to understand the adaptation of fungi to quantitative resistance.; Dans les systèmes de production agricole, l'utilisation de résistances variétales représente une alternative écologique aux produits phytosanitaires pour lutter contre les agents pathogènes de plantes. Cependant, il existe de nombreux exemples de contournement ou d'érosion de résistances variétales dues à l'adaptation des populations d'agents pathogènes. Un exemple récent est celui de l'érosion de résistances quantitatives du bananier par le champignon Pseudocercospora fijiensis, agent responsable de la Maladie des Raies Noires (MRN). Pour mieux comprendre ces érosions, les travaux de cette thèse avaient pour objectif de mettre en évidence une adaptation des populations de P. fijiensis à des résistances quantitatives, d'identifier l'architecture adaptative sous-jacente et de rechercher si des génotypes adaptés ont pu être diffusés en particulier dans les Antilles Françaises. L'existence d'une adaptation locale à des résistances quantitatives a été démontrée chez des populations P. fijiensis de Cuba et de République Dominicaine grâce à des inoculations in vitro. Des analyses de génomique des populations et de génétique quantitative ont permis d'identifier 25 régions génomiques potentiellement impliqués dans l'adaptation à ces résistances. Ces résultats suggèrent une architecture adaptative complexe impliquant une base génétique polygénique, de la redondance fonctionnelle et peu de convergence entres les populations étudiées. L'annotation des gènes détectés dans les régions génomiques et des données biologiques confortent l'hypothèse que certains d'entre eux puissent jouer un rôle dans la pathogénicité. Enfin, une analyse de génétique des populations de la régions Amérique Latine - Caraïbes a permis de proposer l'hypothèse d'une introduction en Guadeloupe de génotypes pré-adaptés à des résistances depuis Cuba qui pourraient expliquer les forts niveaux de maladie observés récemment sur des géniteurs résistants. Cette étude apporte des premiers éléments et une méthodologie pour comprendre l'adaptation des champignons aux résistances quantitatives.

International audience; In this study, we looked for genetic factors in the pepper (Capsicum annuum) germplasm that control the number of potato virus Y (PVY) particles entering the plant (i.e. effective population size at inoculation) and the PVY accumulation at the systemic level (i.e. census population size). Using genotyping-by-sequencing (GBS) in a core collection of 256 pepper accessions, we obtained 10 307 single nucleotide polymorphisms (SNPs) covering the whole genome. Genome-wide association studies (GWAS) detected seven SNPs significantly associated with the virus population size at inoculation and/or systemic level on chromosomes 4, 6, 9 and 12. Two SNPs on chromosome 4 associated with both PVY population sizes map closely to the major resistance gene pvr2 encoding the eukaryotic initiation factor 4E. No obvious candidates for resistance were identified in the confidence intervals for the other chromosomes. SNPs detected on chromosomes 6 and 12 colocalized with resistance quantitative trait loci (QTLs) previously identified with a biparental population. These results show the efficiency of GBS and GWAS in C. annuum, indicate highly consistent results between GWAS and classical QTL mapping, and suggest that resistance QTLs identified with a biparental population are representative of a much larger collection of pepper accessions. Moreover, the resistance alleles at these different loci were more frequently combined than expected by chance in the core collection, indicating widespread pyramiding of resistance QTLs and widespread combination of resistance QTLs and major effect genes. Such pyramiding may increase resistance efficiency and/or durability.

Translation initiation factors 4E (eIF4E) are the main source of resistance to potyvirus. We systematically assessed tomato single and double knock-out (KO) mutants of members of the eIF4E-coding gene family for resistance to Pepper veinal mottle virus (PVMV), a major constraint to tomato production. We show that the KO mutant of eIF4E2 has partial resistance to PVMV isolate IC, with plants harboring weak symptoms and low virus loads at the systemic level. The causal effect of eIF4E2 loss-of-function on resistance was confirmed on a progeny segregating for the KO mutation. The eIF4E2 KO mutant was resistant to six of the eight PVMV isolates tested and no resistance to other potyviruses was observed. This is the first evidence that mutation of eIF4E2 is in itself conferring resistance to a potyvirus and 3D protein modelling suggests that the eIF4E2 gene could be converted into a functional resistance allele.

La lutte chimique préventive est encore aujourd’hui le principal moyen de lutte contre les bioagresseurs en culture de laitue d’hiver sous abri. Des stratégies alternatives ont été explorées dans le projet LILLA, visant soit à fournir des références expérimentales manquantes sur des techniques non chimiques de protection des plantes, soit à tester des conduites de cultures basées sur des stratégies intégrées de protection, limitant le recours aux pesticides. Des leviers innovants, comme une résistance génétique accrue aux agents de la pourriture du collet, ou la conduite de l’irrigation en goutte à goutte au lieu de l’aspersion, ont pu être identifiés. En considérant un ensemble de 23 essais comparatifs de conduite des cultures, une diminution de moitié du nombre de traitements fongicides en association avec des techniques alternatives ne montre pas une augmentation statistique du risque de perte de récolte. Contre les pucerons, les stratégies de contrôle biologique testées restent à améliorer. Le coût de mise en oeuvre des techniques alternatives est significatif mais, pour la plupart d’entre elles, reste modéré. Les plus efficaces de ces techniques pourraient plus facilement être mises en oeuvre dans les exploitations si les incertitudes sur les revenus de la récolte étaient moins grandes., Preventive chemical control is still today the main mean of managing pests in winter lettuce under shelter. Alternative strategies have been explored in the LILLA project, either to provide needed experimental results on non-chemical plant protection techniques, or to test cropping systems based on integrated protection strategies that reduce the use of pesticides. Innovative pest management levers, including increased genetic resistance to basal rots, or the use of drip instead of sprinkler-irrigation. Considering a set of 23 comparative crop management trials, halving the number of fungicide treatments in combination with alternative techniques does not show a statistical increase in the risk of crop failure. The biological control strategies tested against aphids remain to be improved. The cost of implementing alternative techniques is significant but remains moderate in most cases. The most effective of these techniques could be more easily implemented by farmers if uncertainties about crop income were lower.

Résistance de la variété Platanor contre [i]Ceratocystis platani[/i]. Evaluation des résultats d'expérimentation de contournement

Genetically-controlled plant resistance can reduce the damage caused by pathogens. However, pathogens have the ability to evolve and overcome such resistance. This often occurs quickly after resistance is deployed, resulting in significant crop losses and a continuing need to develop new resistant cultivars. To tackle this issue, several strategies have been proposed to constrain the evolution of pathogen populations and thus increase genetic resistance durability. These strategies mainly rely on varying different combinations of resistance sources across time (crop rotations) and space. The spatial scale of deployment can vary from multiple resistance sources occurring in a single cultivar (pyramiding), in different cultivars within the same field (cultivar mixtures) or in different fields (mosaics). However, experimental comparison of the efficiency (i.e. ability to reduce disease impact) and durability (i.e. ability to limit pathogen evolution and delay resistance breakdown) of landscape-scale deployment strategies presents major logistical challenges. Therefore, we developed a spatially explicit stochastic model able to assess the epidemiological and evolutionary outcomes of the four major deployment options described above, including both qualitative resistance (i.e. major genes) and quantitative resistance traits against several components of pathogen aggressiveness: infection rate, latent period duration, propagule production rate, and infectious period duration. This model, implemented in the R package landsepi, provides a new and useful tool to assess the performance of a wide range of deployment options, and helps investigate the effect of landscape, epidemiological and evolutionary parameters. This article describes the model and its parameterisation for rust diseases of cereal crops, caused by fungi of the genus Puccinia. To illustrate the model, we use it to assess the epidemiological and evolutionary potential of the combination of a major gene and different traits of quantitative resistance. The comparison of the four major deployment strategies described above will be the objective of future studies., Author summary There are many recent examples which demonstrate the evolutionary potential of plant pathogens to overcome the resistances deployed in agricultural landscapes to protect our crops. Increasingly, it is recognised that how resistance is deployed spatially and temporally can impact on rates of pathogen evolution and resistance breakdown. Such deployment strategies are mainly based on the combination of several sources of resistance at different spatiotemporal scales. However, comparison of these strategies in a predictive sense is not an easy task, owing to the logistical difficulties associated with experiments involving the spread of a pathogen at large spatio-temporal scales. Moreover, both the durability of a strategy and the epidemiological protection it provides to crops must be assessed since these evaluation criteria are not necessarily correlated. Surprisingly, no current simulation model allows a thorough comparison of the different options. Here we describe a spatio-temporal model able to simulate a wide range of deployment strategies and resistance sources. This model, implemented in the R package landsepi, facilitates assessment of both epidemiological and evolutionary outcomes across simulated scenarios. In this work, the model is used to investigate the combination of different sources of resistance against fungal diseases such as rusts of cereal crops.

The efficiency of plant major resistance genes is limited by the emergence and spread of resistance‐breaking mutants. Modulating the evolutionary forces acting on pathogen populations constitutes a promising way to increase the durability of these genes. We studied the effect of four plant traits affecting these evolutionary forces on the rate of resistance breakdown (RB) by a virus. Two of those traits correspond to virus effective population sizes (Ne), either at plant inoculation or during infection. The third trait corresponds to differential selection exerted by the plant on the virus population. Finally, the fourth trait corresponds to within‐plant virus accumulation (VA). These traits were measured experimentally on Potato virus Y (PVY) and a set of 84 pepper doubled‐haploid lines, all carrying the same pvr23 resistance gene but having contrasted genetic backgrounds. The lines showed extensive variation for the rate of pvr23 RB by PVY and for the four other traits of interest. A generalized linear model showed that three of these four traits, with the exception of Ne at inoculation, and several of pairwise interactions between them had significant effects on RB. RB increased when Ne during plant infection or VA increased. The effect of differential selection was more complex because of a strong interaction with VA. When VA was high, RB increased as the differential selection increased. An opposite relationship between RB and differential selection was observed when VA was low. This study provides a framework to select plants with appropriate virus‐evolution‐related traits to avoid or delay resistance breakdown.

Rapport de l’Expertise scientifique collective réalisée par l’INRA à la demande du métaprogramme INRA "Gestion durable de la santé des cultures" et de l'Institut technique de l'agriculture biologique

Rapport de l’Expertise scientifique collective réalisée par l’INRA à la demande du métaprogramme INRA "Gestion durable de la santé des cultures" et de l'Institut technique de l'agriculture biologique

Rapport de l’Expertise scientifique collective réalisée par l’INRA à la demande du métaprogramme INRA "Gestion durable de la santé des cultures" et de l'Institut technique de l'agriculture biologique

International audience; The management of genes conferring resistance to plant–pathogens should make it possible to control epidemics (epidemiological perspective) and preserve resistance durability (evolutionary perspective). Resistant and susceptible cultivars must be strategically associated according to the principles of cultivar mixture (within a season) and rotation (between seasons). We explored these questions by modeling the evolutionary and epidemiological processes shaping the dynamics of a pathogen population in a landscape composed of a seasonal cultivated compartment and a reservoir compartment hosting pathogen year-round. Optimal deployment strategies depended mostly on the molecular basis of plant–pathogen interactions and on the agro-ecological context before resistance deployment, particularly epidemic intensity and landscape connectivity. Mixtures were much more efficient in landscapes in which between-field infections and infections originating from the reservoir were more prevalent than within-field infections. Resistance genes requiring two mutations of the pathogen avirulence gene to be broken down, rather than one, were particularly useful when infections from the reservoir predominated. Combining mixture and rotation principles were better than the use of the same mixture each season as (i) they controlled epidemics more effectively in situations in which within-field infections or infections from the reservoir were frequent and (ii) they fulfilled the epidemiological and evolutionary perspectives.

UMR BFP - Equipe Virologie; International audience; Potato virus Y is one of the most damaging viruses of tobacco. In particular, aggressive necrotic strains (PVYN) lead to considerable losses in yield. The main source of resistance against PVY is linked to the va locus. However, va‐overcoming PVY isolates inducing necrotic symptoms were observed in several countries. In this context, it is important to find va‐independent protection strategies. In a previous study, the phenotyping of 162 tobacco varieties revealed ten accessions that do not carry the va allele and do not exhibit typical PVYN‐induced veinal necrosis. Despite the absence of necrotic symptoms, normal viral accumulation in these plants suggests a va‐independent mechanism of tolerance to PVYN‐induced systemic veinal necrosis. Fine mapping of the genetic determinant(s) was performed in a segregating F2 population. The tolerance trait is inherited as a single recessive gene and allelism tests demonstrated that eight of the ten tolerant varieties carry the same determinant. Anchoring the linkage map to the tobacco genome physical map allowed the identification of a RPP8‐like R gene, called NtTPN1 (for Nicotiana tabacum Tolerance to PVY‐induced Necrosis1), with the same single‐nucleotide polymorphism in the eight tolerant accessions. Functional assays using homozygous NtTPN1 EMS mutants confirmed the role of NtTPN1 in the tolerance phenotype. PVYN‐induced systemic veinal necrosis in tobacco likely represents an inefficient defense response with HR‐like characteristics. The identification of NtTPN1 opens breeding options to minimize the impact of emerging and so far uncontrolled va‐breaking necrotic PVY isolates.

UMR BFP - Equipe Virologie UMR BFP - Equipe VirologieUMR BFP - Equipe Virologie; National audience

Exploring plant tolerance to viruses as a sustainable means of disease control. 16. Rencontres de Virologie Végétale (RVV 2017)

Genetically-controlled plant resistance can reduce the damage caused by pathogens. However, pathogens have the ability to evolve and overcome such resistance. This often occurs very quickly after resistance is deployed, resulting in significant crop losses and a continuing need to breed new resistant cultivars. To tackle this issue, several strategies have been proposed to constrain the evolutionary potential of pathogen populations and thus increase the durability of resistance deployment. These strategies mainly rely on using different combinations of resistance sources in time, space, or both. In time, such combination consists of crop rotations. In space, resistance sources can be deployed in the same cultivar (pyramiding), in different cultivars within the same field (cultivar mixtures) or in different fields (mosaics). However, experimental assessment of the efficiency (i.e. ability to reduce disease impact) and the durability (i.e. ability to limit pathogen evolution and delay resistance breakdown) of different deployment strategies presents a major challenge. Therefore, we developed a spatially-explicit stochastic model to assess the epidemiological and evolutionary outcomes of the major deployment options described above when one or two major genes for resistance are present. In addition, we analysed the impact of landscape organisation (as defined by the proportion of fields cultivated with a resistant cultivar, and their spatial aggregation) and epidemiological or evolutionary parameters (e.g. dispersal abilities, mutation rate, cost of infectivity) through sensitivity analyses and polynomial regression. The model has been parameterised for wheat qualitative resistance to rusts, caused by fungi of the genus Puccinia, but can be applied to many other pathosystems. Early results suggest that strategies offering the best epidemiological control of the disease are not necessarily the most durable.

paper originating from a presentation made at the 13th International Plant Virus Epidemiology Symposium held at Avignon, France June 6-10, 2016; Cultivar choice is at the heart of cropping systems and resistant cultivars should be at the heart of disease management strategies whenever available. They are the easiest, most efficient and environmentally friendly way of combating viral diseases at the farm level. Among the melon genetic resources, Vat is a unique gene conferring resistance to both the melon aphid Aphis gossypii and the viruses it carries. The ‘virus side’ of this pleiotropic phenotype is seldom regarded as an asset for virus control. Indeed, the effect of Vat on virus epidemics in the field is expected to vary according to the composition of aphid populations in the environment and long-term studies are needed to draw a correct trend. Therefore, the first objective of the study was to re-evaluate the potential of Vat to reduce viral diseases in melon crops. The second objective was to investigate the potential of Vat to exert a selection pressure on virus populations. We monitored the epidemics of Cucurbit aphid-borne yellows virus (CABYV), Cucumber mosaic virus (CMV), Watermelon mosaic virus (WMV) and Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) in two melon lines having a common genetic background, a resistant line (R) and a susceptible line (S), in eight field trials conducted in southeastern France between 2011 and 2015. Vat had limited impact if any on WMV epidemics probably because A. gossypii is not the main vector of WMV in the field, but a favorable impact on CMV, yet of variable intensity probably related to the importance of A. gossypii in the total aphid population. Vat had a significant impact on CABYV epidemics with mean incidence reduction exceeding 50% in some trials. There was no effect of Vat on the structure of virus populations, both for the non-persistent WMV transmitted by numerous aphid species and for the persistent CABYV transmitted predominantly by A. gossypii.

De la vigne au vin : des créations variétales adaptées au changement climatique et résistant aux maladies cryptogamiques Partie 1/2 : La résistance variétale

Le contrôle des maladies en milieu agricole est souvent éphémère avec des approches baséessur les résistances génétiques montrant une faible durabilité. La source majeure de cette instabilitédans le niveau de protection fourni par les gènes de résistance s’explique par le fait que les systèmesplante-pathogène impliquent des interactions biotiques dans lesquelles chacune des composantes peutévoluer. En milieu agricole, l’évolution de la culture est majoritairement contrôlée par lessélectionneurs (notons toutefois le cas des variétés population dont l’évolution n’est pas entièrementcontrôlée). Par contre, l’évolution du pathogène est subie et, pour l’instant, elle n’est que trop peuprise en compte dans la définition de stratégies de gestion de la résistance variétale. De ce fait, lesconditions de culture établissent des pressions évolutives fortes sur les populations pathogènes, quiévoluent rapidement en acquérant de nouvelles virulences et en augmentant leur agressivité. Ceciabouti au contournement des résistances qualitatives et à l’érosion des résistances quantitatives. Enconséquence, un effort considérable est investi dans l’identification de nouveaux traits de résistance etdans le déploiement des gènes associés dans de nouvelles variétés. Comme expliqué ci-dessus, laplupart de ces résistances s’effondrent, amenant inévitablement à un cycle continu d’identification degènes, de leur déploiement et de leur remplacement. La définition de stratégies de gestion basées surles principes évolutifs semble donc incontournable.

Master

Dossier Melon - Préserver le gène Vat

International audience; Contexte - La protection des cultures de laitue contre les maladies fongiques fait appel à des fongicides, même si la sélection variétale prend en compte la principale maladie qu’est le mildiou dû à Bremia lactucae. En revanche, les schémas de sélection n’intègrent pas les pourritures du collet dues à Botrytis cinerea et Sclerotinia spp. (S. sclerotiorum, S. minor), cible d’une part des traitements fongicides. Travail - Dans ce contexte, on a voulu savoir si la sensibilité des variétés actuelles avait évolué par rapport à celles anciennement sur le marché. Une cinquantaine de variétés (surtout de batavia) actuellement disponibles ainsi que trois variétés anciennes ont été testées vis-à-vis de deux souches de B. cinerea et deux souches de S. sclerotiorum, par inoculation artificielle sur feuilles détachées. Résultats - Les résultats ont permis de classer les variétés. Il en ressort que : – la sensibilité à B. cinerea a légèrement (mais significativement) augmenté ; – la sensibilité à S. sclerotiorum a plus fortement augmenté ; – chez les deux variétés anciennes les moins sensibles à S. sclerotiorum, il y a aussi une faible sensibilité à B. cinerea. Ces résultats, à confirmer sur le terrain, montrent une érosion globale de la résistance aux agents de pourriture du collet, mais aussi l’existence des sources de résistances chez la laitue cultivée. Les implications pour la sélection et la protection des laitues sont présentées.

National audience; Mildiou en France : P. infestans sous surveillance.Le réseau d’épidémiosurveillance du mildiou de la pomme de terre permet de suivre les populations de Phytophthora infestans, ses résistances aux fongicides et ses contournements de résistances variétales. C’est utile.

This thesis is exploring genetic diversity, population structure and molecular epidemiology of the Ralstonia solanacearum species complex (Rssc) causing potato bacterial wilt outbreaks in Madagascar. We characterized a large collection of strains (n=1224; 75 sites) collected from potato production areas. Surprisingly, the large outbreaks were associated with IIB-1 strains (Brown rot) while a few were associated with phylotypes I and III. This is the first report of phylotype IIB-1 in Madagascar. The IIB-1 strains were genotyped based on MLVA (RS2-MLVA9). And Malagasy phylotype IIB-1 clustered with worldwide distributed strains. Fine scale genetic investigation suggested three clonal populations that were introduced and spread through latently infected tuber-seeds. Phylotype III strains were genotyped with the highly discriminatory RS3-MLVA16 scheme we developed. Genetic population analyses revealed a high genetic diversity within phylotype III strains that geographically structured into 11 clonal populations. This support the endemic character of the phylotype III population in Madagascar and suggests no transmission with potato tubers. Malagasy strains were distinct from continental African strains. A clear-cut epidemiological profile is shown between IIB-1 and III strains. Genetically, no bacterial wilt resistance properties were shown for the most popular Malagasy potato cultivars, except two cultivars: 720118 and 800934 that showed strong resistance to phylotype I-31 strain that are predominantly distributed in the Indian Ocean. This study offered tool to genotype phylotype III strains and gives an insights into population structure and epidemiology of the Rssc., Nous avons exploré la diversité génétique du complexe d'espèces Ralstonia solanacearum (ceRs) pour caractériser et comprendre les graves épidémies de flétrissement bactérien qui sévissent à Madagascar. Une large collection de souches (n=1224; 75 sites) est constituée. Les souches sont assignées aux phylotypes I, III, et la grande majorité associée à l'épidémie appartiennent au groupe IIB-1 (‘Brown rot’ des anglo-saxons) signalé pour la première fois à Madagascar. L'approche MLVA (RS2-MLVA9) a révélé leur apparenté aux souches IIB-1 distribuées mondialement, suggérant ainsi une introduction malheureuse à Madagascar. Trois populations clonales se propagent par des tubercules infectées. Le génotypage des souches du phylotype III, avec le schéma hautement résolutif RS3-MLVA16 que nous avons développé, a révélé une forte diversité génétique structurée géographiquement en onze populations clonales bien différenciées. Cette structure reflète un caractère endémique des populations suggérant l'absence de transmission par tubercules. Les souches malgaches sont différentes de celles d'Afrique continentale. Les souches IIB-1 et III présentent deux modèles épidémiologiques différents. Les variétés de pomme de terre cultivées à Madagascar n'ont montré aucune résistance génétique vis-à-vis du panel de souches malgaches. Cependant, dans nos conditions expérimentales les accessions 720118 et 800934 sont résistantes aux souches I-31 non détectées pour l'instant à Madagascar, mais prévalentes dans l'océan Indien. Nous disposons ainsi d'un outil robuste pouvant être appliqué à l'étude du phylotype III, d'une vue globale de la structure des populations et d'épidémiologie du ceRs.

The evolution of resistance-breaking capacity in pathogen populations has been shown to depend on the plant genetic background surrounding the resistance genes. We evaluated a core collection of pepper (Capsicum annuum) landraces, representing the worldwide genetic diversity, for its ability to modulate the breakdown frequency by Potato virus Y of major resistance alleles at the pvr2 locus encoding the eukaryotic initiation factor 4E (eIF4E). Depending on the pepper landrace, the breakdown frequency of a given resistance allele varied from 0% to 52.5%, attesting to their diversity and the availability of genetic backgrounds favourable to resistance durability in the plant germplasm. The mutations in the virus genome involved in resistance breakdown also differed between plant genotypes, indicating differential selection effects exerted on the virus population by the different genetic backgrounds. The breakdown frequency was positively correlated with the level of virus accumulation, confirming the impact of quantitative resistance loci on resistance durability. Among these loci, pvr6, encoding an isoform of eIF4E, was associated with a major effect on virus accumulation and on the breakdown frequency of the pvr2-mediated resistance. This exploration of plant genetic diversity delivered new resources for the control of pathogen evolution and the increase in resistance durability.

National audience

La très forte épidémie de rouille jaune du blé en France en 2014 a inquiété, d'autant que certaines variétés de blé semblaient avoir changé de comportement face à la maladie entre 2013 et 2014. Or on sait que le pathogène est capable d'évoluer avec l'apparition de nouvelles races (ex.:Warrior, présente en France depuis 2011) et de contourner des résistances variétales. Une équipe recherche (Inra)/développement (union coopérative InVivo) apporte des réponses.

Quel développement des cépages résistants ? Éléments de réflexion tirés du projet Panoramix (INRA SMaCH 2015)

National audience; La résistance variétale du colza est un des meilleurs outils de protection contre la hernie des crucifères. Mais les moyens manquaient pour caractériser cette résistance et la présence de la maladie. Cela a changé.

The durum wheat (Triticum durum Desf, DW) as well as the bread wheat (Triticum aestivum L. em Thell, BW) is strongly affected by septoria leaf blotch (STB) caused by the hemibiotrophic fungus Zymoseptoria tritici. First, the present work was used to study of the compatible interaction wheat-Z-tritici. The study of the compatible interaction among pathosystems BD/St-08-46 Z-tritici strain an BT/TO1193 Z-tritici strain revealed the induction of defense pathways in both studied pathosystems, but with slight differences. Then, the study of the interaction of Z. tritici with a resistant durum wheat cultivar showed the fungus resistance of association is related to the inhibition of the direct penetration, sporulation and the avtivity of the fungal enzymes degrading plant cell walls (endo-β-1,4-xylanase, endo-β-1,3-glucanase and protease). They seem to be strongly related to the severity of Z. tritici in both BW and DW. In addition, this study revealed the involvement of several genes in the resistance of DW against Z. tritici such as PR2 genes (β-1,3-glucanase), Chi 4 precursor (precursor of Class IV chitinase), Pox (peroxidase), Msr (methionine sulfoxide reductase) and Bsil (protease inhibitor). On the other hand, the potential of resistance inducers (RIs) to protect BW and DW against STB disease was evaluated. Three natural extracts based on ascorbic acid (AA), plant cell wall oligosaccharides (Oligos) and brown algae (Ascophyllum nodosum, A. nod.) were tested for the first time on wheat. Their antifungal effect (direct) and the effect of inducing wheat defense mechanisms (indirect) have been well characterized through molecular, biochemical and cytological. We recorded that only AA exhibited a direct effect on spore germination and hyphal growth of Z. tritici associated to the induction of wheat defense mechanisms. However, conferred protection by Oligos and A. nod appears to be exclusively related to their plant defense inducing properties witch promoted the decrease of fungal CWDE activities and sporulation. Moreover, tested SDPs seem to enhance same defense pathways in both wheat species. They could induce the activation of (i) PR proteins, (ii) the antioxidant enzymes (catalase and peroxidase), (iii) the protein PAL and LOX (key enzymes of the phenylpropanoid and octadecanoid pathways, respectively) and (iv) the cytological accumulation of H₂O₂ and polyphenols, were highlighted. Also, they seem to use same pathways involved in durum wheat resistance mecanisms and may even induce a higher response of defense-related genes as PR2, Pox, Msr, ATPase, and Bsil. In general, protection conferred by tested RIs seems to be dependent on their composition, but it remains constant whatever of the wheat species. Similarly, in filed tested RIs conferred as interesting protection against STB associated, in the case of the A. nod and AA, with increased chlorophyll content and improving yield quantity and quality of the susceptible cultivar Karim, while in the resistant cultivar Salim, the application of RIs seems to be useless. In conclusion, protection conferred by tested RIs seems to be dependent on their composition, but it remains constant whatever of the wheat species. The use of RIs may improve the resistance level and yield of susceptible cultivars in order to obtain similar results to the resistant cultivars. Thus, it could replace the use of resistant cultivars especially with the lack of completely resistant cultivars available to farmers in Tunisia., Le blé dur (Triticum durum Desf, BD), tout comme le blé tendre (Triticum aestivum L. em Thell, BT), est une céréale très touchée par la septoriose, une maladie foliaire causée par le champignon hémibiotrophe Zymoseptoria tritici. D'une part, ce présent travail a permis d'étudier l'interaction compatible du blé-Z. tritici. L'étude de l'interaction compatible chez les pathosystèmes BD/St-08-46 et BT/TO1193 a révélé l'induction des mêmes voies de défense chez les deux pathosystèmes étudiés mais avec différentes intensités. Ensuite, l'étude de l'interaction de Z. tritici avec un cultivar résistant de blé dur a mis en évidence l'association de résistance au champignon est liée à l'inhibition de la pénétration directe, la sporulation et l'activité des enzymes fongiques de dégradation des parois cellulaires de la plante (endo-β-1,4-xylanase, endo-β-1,3-glucanase et protéase). Ces derniers sembleraient être fortement liés à la sévérité de Z. tritici aussi bien chez le dur que le blé tendre. En plus, on a pu démontrer moyennant des analyses qRT-PCR l'intervention de plusieurs gènes dans la résistance du blé dur à la septoriose à savoir les gènes PR2 (β-1,3-glucanase), Chi 4 precursor (précurseur de chitinase de la classe IV), Pox (peroxydase), Msr (méthionine sulfoxide réductase) et Bsil1 (inhibiteur de protéases). D'autre part, le potentiel des stimulateurs de défenses naturelles de plantes (SDPs) à protéger aussi bien le blé dur que le blé tendre contre les maladies fongiques a été évalué. Trois extraits naturels dont les matières actives sont l'acide ascorbique (AA), des oligosaccharides de parois cellulaires de plantes (Oligos) et algue brune (Ascophyllum nodosum, A. nod) ont été testés pour la première fois sur le blé. Leur effet antifongique (direct) ainsi que l'effet inducteur des mécanismes de défense du blé (indirecte) ont été bien caractérisés moyennant des analyses moléculaires, biochimiques et cytologiques. En effet, seul l'AA a montré un effet direct sur la germination des spores et la croissance mycélienne du Z. tritici associé à l'induction des mécanismes de défense du blé. Par contre, les protections obtenues par l'Oligos et l'A. nod semblent être exclusivement liées à leurs propriétés inductrices de la défense qui ont permis de ralentir le développement du champignon ainsi que d'inhiber l'activité des CWDEs fongiques et la sporulation. D'ailleurs, il s'est avéré que les SDPs testés sembleraient agir sur les mêmes mécanismes de défense chez les deux espèces de blé. Ils pourraient induire l'activation (i) des protéines PR, (ii) les enzymes antioxidants (peroxydase et catalase), (iii) les protéines PAL et LOX (enzymes clés de la voie des phénylpropanoides et la voie des octadécanoides, respectivement) et (iv) l'accumulation des H₂O₂ et le dépôt des polyphénols au niveau des sites de pénétration du champignon, ont été mis en évidence. Egalement, ils pourraient emprunter les mêmes voies utilisées par le cultivar résistant Salim en réponse à l'infection par le champignon et pourraient même induire une réponse plus importante des gènes de défense du blé dur tels que les gènes PR2, Pox, Msr, ATPase et Bsil. De même, deux applications (préventif et curatif) des SDPs testés a révélé une protection intéressante contre la maladie associée, dans le cas de l'A. nod et des AA, à une augmentation de la teneur en chlorophylle et l'amélioration de la quantité et de la qualité du rendement du cultivar sensible Karim. Par contre, pour le cultivar résistant Salim l'application des SDPs semble être inutile. En conclusion, l'application des SDPs au bon stade et avec les bonnes concentrations sur des cultivars sensibles pourraient aboutir à des résultats d'efficacité et rendement similaires à celles des cultivars résistants. Ainsi, elle pourrait remplacer l'utilisation des cultivars résistants, surtout avec l'absence de cultivars complètement résistants disponibles pour l'agriculteur en Tunisie.

Les résistances génétiques ont permis de réduire fortement l’impact des maladies virales chez de nombreuses plantes cultivées. Les résistances peuvent être dirigées directement contre les virus, mais aussi contre leurs pucerons vecteurs. Dans ce travail, nous montrons que la résistance au puceron Aphis gossypii chez le melon permet de réduire significativement les épidémies aussi bien d’un virus transmis selon le mode non persistant, le CMV, que celles d’un virus transmis selon le mode persistant, le CABYV. Par ailleurs, l’utilisation d’un modèle mathématique nous a permis d’explorer l’intérêt d’utiliser conjointement des résistances aux pucerons et au virus pour renforcer le contrôle des épidémies virales dans différents contextes agro-écologiques représentatifs de la culture du melon dans le Sud-Est de la France. Si les effets bénéfiques d’une telle association sont fortement probables dans le cas du CABYV, ils demeurent largement incertains (mais en aucun cas néfastes) pour le contrôle du CMV

Une expérimentation pluriannuelle et multidisciplinaire a permis une évaluation du rôle potentiel des bandes fleuries pour diminuer le risque de colonisation aphidienne et le risque d’épidémie virale en cultures de melon. L’implantation de bandes fleuries a favorisé le développement d’une importante entomofaune auxiliaire à proximité des cultures. Les auxiliaires spécifiques des pucerons, notamment les Coccinellidés, ont été plus fréquents sur les melons côté bandes fleuries que sur les melons côté sol nu. Les niveaux moyens de colonisation par Aphis gossypii ont toutefois été équivalents quel que soit le type d’aménagement. L’efficacité du gène Vat sur la colonisation par Aphis gossypii mais également sur le développement de certains virus (CABYV et CMV) a été confirmée. De plus, le développement du WMV, non contrôlé par Vat, a été réduit certaines années en présence de bandes fleuries.

The structural pattern of infectivity matrices, which contains infection data resulting from inoculations of a set of hosts by a set of parasites, is a key parameter for our understanding of biological interactions and their evolution. This pattern determines the evolution of parasite pathogenicity and host resistance, the spatiotemporal distribution of host and parasite genotypes, and the efficiency of disease control strategies. Two major patterns have been proposed for plant-virus genotype infectivity matrices. In the gene-for-gene model, infectivity matrices show a nested pattern, where the host ranges of specialist virus genotypes are subsets of the host ranges of less specialized viruses. In contrast, in the matching-allele (MA) model, each virus genotype is specialized to infect one (or a small set of) host genotype(s). The corresponding infectivity matrix shows a modular pattern where infection is frequent for plants and viruses belonging to the same module but rare for those belonging to different modules. We analyzed the structure of infectivity matrices between Potato virus Y (PVY) and plant genotypes in the family Solanaceae carrying different eukaryotic initiation factor 4E (eIF4E)-coding alleles conferring recessive resistance. Whereas this system corresponds mechanistically to an MA model, the expected modular pattern was rejected based on our experimental data. This was mostly because PVY mutations involved in adaptation to a particular plant genotype displayed frequent pleiotropic effects, conferring simultaneously an adaptation to additional plant genotypes with different eIF4E alleles. Such effects should be taken into account for the design of strategies of sustainable control of PVY through plant varietal mixtures or rotations. IMPORTANCE The interaction pattern between host and virus genotypes has important consequences on their respective evolution and on issues regarding the application of disease control strategies. We found that the structure of the interaction between Potato virus Y (PVY) variants and host plants in the family Solanaceae departs significantly from the current model of interaction considered for these organisms because of frequent pleiotropic effects of virus mutations. These mutational effects allow the virus to expand rapidly its range of host plant genotypes, make it very difficult to predict the effects of mutations in PVY infectivity factors, and raise concerns about strategies of sustainable management of plant genetic resistance to viruses.

International audience; Renouveler l’offre de cultivars de peuplier, une nécessité pour la filière: Second producteur de peupliers dans le monde, très loin après la Chine (4,3 M d’ha) et premier en Europe, la France compte près de 240000 ha de peuplements, avec deux grands bassins populicoles : la Picardie et le Nord-Pas-de-Calais. 46 % de la récolte de bois sont destinés à l’industrie des emballages légers et 20 % à la production du bois d’œuvre. La ressource en bois de peuplier est aujourd’hui fragilisée par plusieurs facteurs : la baisse des prix, les problèmes sanitaires et les changements climatiques. Renouveler l’offre de cultivars répond alors aux objectifs (1) de gestion des risques sanitaires (accentués par la faible diversité génétique), (2)d’adaptation aux changements climatiques (allongement de la saison de végétation, meilleure efficience vis-à-vis de l’eau, résistance à la sécheresse et aux vents violents) et (3) d’adaptation à la diversification des systèmes de cultures (taillis à courte rotation) et des usages (valorisation de la biomasse ligno-cellulosique et de propriétés mécaniques). Un travail de recherche du GIS Peuplier et de ses stations d’expérimentation: Depuis 2001, les recherches en matière d’innovation variétale sont organisées au sein du GIS Peuplier, soutenu par le ministère de l’Agriculture. Les nouveaux cultivars issus de croisement sont testés dans les dispositifs expérimentaux du GIS et dans des parcelles de démonstration de l’IDF-CNPF. Pour les 4 nouveaux cultivars, différentes performances ont été évaluées au sein des parcelles d’essai (station alluviale humide, riche et sèche) : la sensibilité aux maladies (chancre bactérien, Marssonina, Rouille) et aux insectes (puceron lanigère), la croissance, la conformation des tiges en futaie, les taux de reprise en pépinière et en plantation et la densité du bois. Delrive, Dellinois, Delvignac et Delgas: Ces 4 cultivars de Populus deltoides figurent parmi les clones de peupliers nouvellement admis en catégorie testée et inscrits au registre du matériel de base. Ils bénéficient d’une protection communautaire d’obtention végétale (COV) et d’une protection commerciale. Ils sont disponibles auprès de 23 pépiniéristes répartis sur le territoire et ayant signé un contrat de licence avec Agri-Obtentions. Plutôt adaptés au 2/3 Sud de la France, leur comportement dans le Nord du pays, est à présent en cours d’évaluation dans des essais installés plus récemment. Fruits de plus de 10 ans de recherche, ces 4 nouveaux cultivars de peupliers sont commercialisés depuis le printemps 2014. Ils sont issus des travaux du GIS "Peuplier", regroupant les acteurs de la filière, dont 2 unités Inra rattachées aux centres d'Orléans et de Nancy, l'IRSTEA et l'institut technologique FCBA.

La résistance des variétés de tomate à deux champignons, Fusarium oxysporum fsp. lycopersici (Fol) et Verticillium dahliae (Vd), est un critère de DHS pour l’inscription des variétés au catalogue. Le GEVESSNES réalise ces évaluations pour le compte du CTPS. Récemment, des problèmes de non concordance entre déclaration des obtenteurs et tests réalisés pour le CTPS ont été observés chez des hybrides de tomate. Des essais inter laboratoires ont été mis en place afin de définir les souches et protocoles permettant d’obtenir les résultats les plus robustes. Le matériel de référence et les règles de décision ont a été définis, permettant une meilleure harmonisation des évaluations variétales vis-à-vis des ces 2 bioagresseurs., Resistance of tomato varieties to two fungi Fusarium oxysporum fsp. lycopersici (Fol) and Verticillium dahliae (Vd), is a DUS criteria for registration of varieties at official catalog. GEVES-SNES carries out these evaluations for CTPS. Recently, differences between breeders declaration and CTPS test results occurred for some tomato hybrids. Inter laboratory were carried out to define isolates and protocols allowing to obtain robust results. Reference material and decision rules were defined, allowing a better harmonization of varietal evaluation for these two fungi.

La réussite des cultures de cucurbitacées est souvent menacée par les virus tels que le CMV, le CABYV, le ZYMV et le WMV. Il y a quelques années, une résistance à la transmission de ces virus par le puceron Aphis gossypii et au puceron lui-même associée au gène Vat a été mise en évidence. Mais des contournements de ce gène sont à craindre en raison de la forte pression de sélection exercée par les variétés de melon résistant. Cette année, deux essais aux champs ont été implantés à Montfavet et à Moissac afin de déterminer l’incidence du gène Vat sur la dissémination des virus et d’étudier l’influence de pratiques culturales sur la résistance. Une efficacité partielle du gène Vat a été observée pour le CABYV, laissant supposer que le vecteur principal de ce virus est A. gossypii. Ces résultats confirment les études antérieures. Cependant, l’essai au champ n’a pas permis de mettre en évidence une efficacité nette de la bande enherbée ou de la bande fleurie comme protection de culture contre les virus., The success of cucurbits crops is often threatened by viruses such as CMV, CABYV, ZYMV and WMV. A few years ago, a specific resistance transmission of these viruses by the aphid Aphis gossypii and the aphid itself associated to Vat gene has been discovered. But breakdowns of this gene are worrying because of the strong selection pressure applied by melon varieties resistant. This year, two field trials were settled at Montfavet and at Moissac to determine the impact of Vat gene on the spread viruses and to study the influence of cultural practices on resistance. The partial efficiency of Vat gene was observed for CABYV, suggesting that the main vector of this virus is A. gossypii. These results are consistent with previous studies. However, the field trial failed to demonstrate a clear efficiency of grass or flowers strips as crop protection against the viruses.

The recent banning of the most active chemical nematicides raised root-knot nematodes (RKN) as the major problem of vegetable growing in the south-east of France, with over 40% of horticultural farms affected. Resistant (R) cultivars successfully limit nematode attacks of the crop itself and reduce nematode abundance in soil in the short term. But their use in commercial fields faces two major constraints: (1) the limited number of cultivated species with RKN R-genes available (tomate. pepper), which would lead to major changes in crop rotations with socio-economic constraints; (2) the emergence of virulent root-knot nematode populations, able to overcome the resistance conferred by some of the R-genes. Recent research showed that the durability of the resistance per se was possibly increased with an optimal choice of the R-gene or allele combination, and of the genetic background in which the major R-genes where introgressed. However, the requirement for agronomic performance, does not always allow the breeder to fully use the genetic diversity available in R-genes and genetic backgrounds. ln such cases, spatio-temporal deployment strategies of resistant cultivars in the rotation were proposed and provided some success. But combination of genetic resistance with cultivation practices including multicrop rotations, intercultural management and/or prophylactic treatments was poorly tested for its ability to provide complementary selection pressures on the pathogen populations and to increase the durability of the protection. The project aims at identifying innovative strategies across the agrosystem, cornbining varietal resistance in crop rotations with agronomic practices, for a sustainable control of RKN that infect vegetable crops in protected crop systems. This pilot and demonstrative project involves analytical and systemic aspects: il the validation of previous results on the durability of RKN genetic resistance in tomato and pepper by long-term experiments in research stations and in farms, ii/ the impact of agronomic practices on the parasitic pressure in the soil and its contribution in the increase of resistance durability, and iii/ the impact of such innovations on the yield and the economie viability for protected crop systems in a Mediterranean climate. The added value here is to combine together currently dispersed approaches based on synergistic and long-term effects, towards a satisfying level of nematode control over pluri-annual crop sequences. The diversity of partners (research, experimental stations, technical institutes) and associated forces (growers' development structures, 'chambres d'agriculture') brings ail the complementary expertise needed for answering specifie short-term questions as weil as generic mid-long term expectations. 'GEDUNEM' has been launched in the framework of the INRA metaprogramme SMaCH (Sustainable Management of Crop Health).

National audience