Solutions innovantes pour la santé de la vigne et du blé associant applications de biostimulants et SDP à des technologies d'imagerie et d'agroéquipements

IPMSPEUBSolutions innovantes pour la santé de la vigne et du blé associant applications de biostimulants et SDP à des technologies d'imagerie et d'agroéquipements. Journée Recherches Vigne et Vin en Bourgogn

Impact de Plasmopaca viticola sur le métabolisme de l'amidon et le fonctionnement stomatique chez la vigne

Le mildiou est une maladie de la vigne affectant les feuilles et les baies et pouvant entraîner des diminutions importantes de la quantité et de la qualité de la vendange. L'agent responsable, Plasmopara viticola, un oomycète biotrophe obligatoire, provoque différentes altérations physiologiques au niveau de la feuille infectée. D'une part, il y a des accumulations anormales d'amidon au niveau des taches d'huile, symptômes caractéristiques de la maladie. D'autre part, l'infection induit une dérégulation des mouvements stomatiques. Les stomates, ouvertures naturelles permettant les échanges gazeux entre la plante et l'atmosphère, restent anormalement ouverts de nuit et ne se ferment plus en réponse à un stress hydrique ou à un traitement à l'ABA. Les deux parties de cette thèse avaient pour objectif de i) expliquer l'origine et le mécanisme de l'accumulation d'amidon et ii) isoler et identifier le facteur responsable de la dérégulation stomatique. Les modifications du métabolisme de l'amidon au niveau des feuilles infectées ont d'abord été étudiées à l'aide d'une analyse transcriptomique afin d'identifier les gènes codant pour des enzymes impliquées dans ce métabolisme dont l'expression était affectée. Après validation de deux gènes de référence, une étude par qRT-PCR a permis de vérifier les changements d'expression de certains de ces gènes au cours de la cinétique de l'infection, puis les activités des enzymes correspondantes ont été déterminées. Ces approches, complétées par des dosages de l'amidon et des sucres solubles ainsi que la mesure de l'activité photosynthétique, ont permis de corréler différents événements avec l'infection. D'après nos résultats, l'accumulation de l'amidon dans les taches d'huile pourrait résulter d'une augmentation de sa synthèse liée à l'augmentation de l'activité AGPase, combinée à une diminution de sa dégradation par modification de l'activité des amylases. Une diminution de la photosynthèse et une augmentation de l'activité invertase traduisent une transition source-puits au niveau des taches d'huile. La deuxième partie de la thèse a porté sur la recherche d'une molécule soluble d'origine végétale ou pathogène, secrétée dans l'apoplasme au cours de l'infection et responsable du dysfonctionnement stomatique. Sur épidermes isolés , les fluides apoplastiques extraits de feuilles infectées induisent une ouverture stomatique à l'obscurité et contrecarrent la fermeture induite par l'ABA à la lumière, mimant ainsi la dérégulation observée sur feuille entière. Le composé actif serait une protéine assez stable, de taille >50 kDa et modifiée post-traductionellement par une glycosylation essentielle à son activité sur l'ouverture stomatique. Après séparation par chromatographie d'exclusion des fluides apoplastiques de feuilles infectées, deux fractions ont été retenues : une présentant une forte activité sur l'ouverture stomatique, et une seconde sans activité. Neuf protéines de vigne ont été identi fiées spécifiquement dans la fraction active après une analyse comparative de ces deux échantillons par spectrométrie de masse. Des expérimentations supplémentaires seront nécessaires pour purifier et identifier la protéine recherchée.The grapevine downy mildew affects leaves and young berries and can affect the harvest quality and quantity. The causal agent is the obligate biotroph oomycete Plasmopara viticola that induces severe physiological alterations in infected leaves. One is the abnormal accumulation of starch in oil spots, the characteristic symptoms of the disease. Another is a deregulation of stomatal movements. Stomata, natural openings on the leaf surface allowing gas exchanges between the plant and the atmosphere, stay abnormally open during the night and do no longer close upon water stress or ABA treatment in infected leaves. This thesis is divided into two chapters that aim to i) explain the origin and mechanism of the abnormal starch accumulation and ii) isolate and identify the compound responsible for the stomatal deregulation. The modifications of starch metabolism in infected leaves were first studied by transcriptomic analysis allowing to identify transcriptional modifications of genes involved in starch metabolism. After the validation of two reference genes, a qRT-PCR analysis was performed in order to verify the expression alterations of some of these genes and the corresponding enzymatic activities were measured. The quantification of soluble sugars and starch, and the measurement of photosynthetic activity were included in the analysis and their alterations could be correlated with the infection. Altogether, the obtained results hint towards an increase of starch synthesis via an increase in AGPase activity, that, combined with a decrease of its degradation by modification of amylase activities, could be responsible for the observed starch accumulation in oil spots. Concurrently, a source-sink transition is apparent in infected leaves by decrease of photosynthetic activity and increase of a cell wall invertase activity. The second part of this thesis dealt with a soluble molecule of plant or pathogen origin that is secreted into the apoplast during infection and could be responsible for the stomatal deregulation. The apoplastic wash fluids from infected leaves increase tha stomatal aperture in the dark in grapevine epidermal peels and counteract the ABA-induced stomatal closure, thus mimicking the deregulation observed on whole leaves. The active compound seems to be a stable protein of > 50kDa with a glycosylation that is essentiel for its activity. After separation of the fluids by size exclusion chromatography, two fractions were compared : one active on stomatal aperture and an inactive one. 9 grapevine proteins could be identified in the active sample by mass spectrometry analysis, but further analyses are needed to purify and identify the one responsible for the stomatal deregulation.DIJON-BU Doc.électronique (212319901) / SudocSudocFranceF

Solutions innovantes pour la santé de la vigne et du blé associant applications de biostimulants et SDP à des technologies d'imagerie et d'agroéquipements

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Changes in the Concentrations of Auxins and Polyamines During Rooting of in-Vitro-Propagated Walnut Shoots

Rooting was induced in in-vitro-propagated walnut (Juglans regia L.) shoots by subculturing the shoots on rooting medium containing agar and 3 mg l(-1) indole-3-butyric acid (IBA) for 7 days in darkness. Changes in the concentrations of endogenous free indole-3-acetic acid (IAA), indole-3-acetylaspartic acid (IAAsp) and free polyamines were determined during culture on root-inducing medium. In extracts of whole shoots, the concentration of free IAA showed a transient peak at 60 h (around 48 h in extracts from basal shoot portions) and then remained at a relatively low concentration for the remainder of the 7-day culture period. The concentration of IAAsp in extracts of whole shoots peaked at about the same time as the concentration of free IAA, whereas the IAAsp concentration in extracts from basal shoot portions peaked earlier, at around 12 h. The concentrations of free polyamines in extracts of whole shoots increased soon after the shoots were transferred to root-inducing medium. The concentrations of IAA and IAAsp remained stable when the rooted shoots were transferred to a vermiculite/gelrite mixture (without auxin) and grown in light

Chimerism and genetic diversity within the cultivar group of pinots

International audienc

Les biostimulants améliorent-ils la résistance induite par des éliciteurs contre le mildiou de la vigne ?

National audienc

Does biostimulation of grapevine impact elicitor-induced resistance against downy mildew ? A methodological framework

National audienc

Les biostimulants ont-ils un impact sur la résistance induite par des éliciteurs contre le mildiou de la vigne ?

SPEINRAUBIPM DOCTLa culture de la vigne constitue un intérêt économique majeur, mais la plupart des cépages sont sensibles aux maladies cryptogamiques telles que le mildiou. Protéger les vignobles contre ces maladies requiert souvent des fongicides de synthèse dont certains posent des problèmes environnementaux et sanitaires. Une stratégie potentielle serait d’utiliser des éliciteurs, molécules capables d’activer les réactions de défenses et d’établir un état de résistance face à une future attaque d’agents pathogènes. Cette stratégie est efficace sur des vignes cultivées en serres, mais reste non maîtrisée en conditions extérieures. Notre objectif est donc d’identifier des solutions susceptibles d’en améliorer l’efficacité afin de maîtriser cette stratégie au vignoble. Contrairement à un fongicide qui agit directement sur l’agent pathogène, l’induction de résistance sollicite la plante et peut être couteuse en énergie. Son efficacité peut donc être conditionnée par l’état physiologique de cette dernière. Or, d’autres composés appelés biostimulants, sont capables quant à eux d’améliorer l’état physiologique de la plante, en renforçant par exemple l’absorption racinaire, ou l’activité photosynthétique. L’hypothèse est donc que le renforcement de l’état physiologique par l’application de biostimulants permettrait d’aider la vigne à mettre en place plus efficacement ses mécanismes de défense, et à terme, d’accroitre la protection assurée par les éliciteurs. Les objectifs de cette thèse sont donc, pour le pathosystème vigne/Plasmopara viticola (agent du mildiou) : 1. Evaluer l’efficacité d’une série d’éliciteurs candidats seuls en protection contre le mildiou et étudier leurs modes d’action ; 2. Définir une méthodologie permettant d’étudier l’effet d’une série de biostimulants candidats, puis évaluer leurs effets seuls sur le développement (phénotypage aérien et racinaire) et le fonctionnement (activité photosynthétique, métabolisme primaire et phytohormones) de la vigne ; 3. Etudier l’effet combiné de biostimulants et d’éliciteurs sur la résistance résultante contre le mildiou

A methodological framework to assess whether biostimulants can impact grapevine physiology and its responsiveness to elicitor-induced resistance

National audienc

Recherche de récepteurs de l’immunité des plantes et étude de l’impact de biostimulants sur leur expression et la résistance induite chez des organes sensibles

National audienceLa stimulation des défenses immunitaires des plantes représente une stratégie durable deprotection des cultures qui pourrait permettre de réduire l’utilisation de pesticides chimiquesencore trop répandue en viticulture. Son principe réside en l’application, au contact des cellulesvégétales, de molécules élicitrices détectées comme des signaux de danger par la plante. Cessignaux de dangers peuvent être de différente nature et origine comme par exemple la chitine,un chito-oligosaccharide (COS) retrouvé dans les parois fongiques. Leur détection par desrécepteurs de l’immunité entraine une cascade de signalisation complexe, conduisant àl’activation de réactions de défense et à terme à une protection accrue face aux pathogènes.Malgré des résultats encourageants obtenus avec des éliciteurs oligosaccharidiques enconditions contrôlées, l’efficacité de cette méthode de protection reste encore insuffisante surle terrain. Dans ce cadre, notre premier objectif consistera à caractériser les récepteursparticipant à la perception de ces éliciteurs COS. Pour cela, une double approche decomplémentation de mutants d’Arabidopsis et d’édition génomique CRISPR-Cas9 sur vignepermettra d’évaluer l’impact d’une perte/gain de fonction. Pour tenter de comprendre ladifférence d’efficacité observée entre les conditions naturelles et expérimentales, un secondobjectif sera d’analyser l’expression de ces récepteurs en fonction des organes et des stades dedéveloppement de la plante. Enfin, nous vérifierons si l’utilisation de produits de biostimulationpour améliorer l’état physiologique de la plante peut moduler l’expression des récepteurs enquestion et ainsi permettre d’améliorer la résistance induite en réponse à ce type d’éliciteurs