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Improving sustainable crop protection using population genetics concepts

Authors :
Méline Saubin
Clémentine Louet
Lydia Bousset
Frédéric Fabre
Pascal Frey
Isabelle Fudal
Frédéric Grognard
Frédéric Hamelin
Ludovic Mailleret
Solenn Stoeckel
Suzanne Touzeau
Benjamin Petre
Fabien Halkett
Interactions Arbres-Microorganismes (IAM)
Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP)
Université de Rennes (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Rennes Angers
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Santé et agroécologie du vignoble (UMR SAVE)
Université de Bordeaux (UB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
BIOlogie et GEstion des Risques en agriculture (BIOGER)
Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Biological control of artificial ecosystems (BIOCORE)
Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut Sophia Agrobiotech (ISA)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Côte d'Azur (UCA)
ANR-18-CE32-0001,Clonix2D,Les conséquences génétiques de reproduction partiellement clonale dans les populations colonisant de nouveaux territoires(2018)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Rennes Angers
Source :
Molecular Ecology, Molecular Ecology, 2023, 32 (10), pp.2461-2471. ⟨10.1111/mec.16634⟩, Molecular Ecology, Wiley, In press, ⟨10.1111/mec.16634⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
HAL CCSD, 2023.

Abstract

accepted; International audience; Growing genetically resistant plants allows pathogen populations to be controlled and reduces the use of pesticides. However, pathogens can quickly overcome such resistance. In this context, how can we achieve sustainable crop protection? This crucial question has remained largely unanswered despite decades of intense debate and research effort. In this study, we used a bibliographic analysis to show that the research field of resistance durability has evolved into three subfields: (i) ‘plant breeding’ (generating new genetic material), (ii) ‘molecular interactions’ (exploring the molecular dialogue governing plant–pathogen interactions) and (iii) ‘epidemiology and evolution’ (explaining and forecasting of pathogen population dynamics resulting from selection pressure(s) exerted by resistant plants). We argue that this triple split of the field impedes integrated research progress and ultimately compromises the sustainable management of genetic resistance. After identifying a gap among the three subfields, we argue that the theoretical framework of population genetics could bridge this gap. Indeed, population genetics formally explains the evolution of all heritable traits, and allows genetic changes to be tracked along with variation in population dynamics. This provides an integrated view of pathogen adaptation, in particular via evolutionary–epidemiological feedbacks. In this Opinion Note, we detail examples illustrating how such a framework can better inform best practices for developing and managing genetically resistant cultivars.

Details

Language :
English
ISSN :
09621083 and 1365294X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Molecular Ecology, Molecular Ecology, 2023, 32 (10), pp.2461-2471. ⟨10.1111/mec.16634⟩, Molecular Ecology, Wiley, In press, ⟨10.1111/mec.16634⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c71d24577f8f924e82b6d10c923d72c7
Full Text :
https://doi.org/10.1111/mec.16634⟩