Identification of QoI fungicide-resistant genotypes of the wheat pathogen Zymoseptoria tritici in Algeria

Septoria tritici blotch caused by Zymoseptoria tritici is currently one of the most damaging diseases on bread and durum wheat crops worldwide. A total of 120 monoconidial isolates of this fungus were sampled in 2012 from five distinct geographical locations of Algeria (Guelma, Annaba, Constantine, Skikda and Oran) and assessed for resistance to Quinone outside Inhibitors (QoI), a widely used class of fungicides for the control of fungal diseases of wheat. Resistance was screened using a mismatch PCR assay that identified the G143A mitochondrial cytochrome b substitution associated with QoI resistance. The isolates were QoI-sensitive, since all possessed the G143 wild-type allele, except for three isolates (two from Guelma and one from Annaba), which had fungicide resistance and possessed the A143 resistant allele. QoI resistance was confirmed phenotypically using a microplate bioassay in which the resistant isolates displayed high levels of half-maximal inhibitory azoxystrobin concentrations (IC50s) when compared to sensitive reference isolates. Genetic fingerprinting of all isolates with microsatellite markers revealed that the three resistant isolates were distinct haplotypes, and were are not genetically distinguishable from the sensitive isolates. This study highlights QoI-resistant genotypes of Z. tritici in Algeria for the first time, and proposes a management strategy for QoI fungicide application to prevent further spread of resistance across the country or to other areas of Northern Africa

Evolution of Mycosphaerella graminicola at the wheat leaf and field levels

The aim of this study was to compare Mycosphaerella graminicola populations at the field and lesion levels. The evolution of M. graminicola populations from a single field in the “Morbihan” county (France), between 2005 and 2006, was first investigated for 37 strains using molecular fingerprinting by microsatellite markers (ST1A4, ST1E3, ST1E7 and ST1D7) and SSCP analysis of partial actin and β-tubulin encoding sequences. Similar gene diversity was observed in the 2005 and 2006 populations, with no common clones between the two years. This indicates frequent sexual recombination by the fungus. When considering each marker independently and comparing marker genetic variability for the two populations, differences in the genetic variability were detected in 2006 population compared to the 2005 population. ST1A4, ST1D7 and the partial sequence of actin presented a decrease in genetic variability of the 2006 strains, while for ST1E3, ST1E7 and the partial sequence of β-tubulin showed an increase, revealing the importance of the chosen markers. In addition, 29 strains collected in 2006 from three distinct lesions on the same wheat leaf in the “Nord” county were also investigated for genetic diversity. MAT1-1 and MAT1-2 were found in the same lesion offering opportunities for sexual contact

Phaeosphaeria nodorum (Muell.) Hedj. (ex. Leptosphaeria nodorum Muell.). Teleomorphe de Septoria nodorum Berk. Determinisme et ontogenie. Heredite du pouvoir pathogene

SIGLEINIST T 76301 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Nécroses racinaires du pois causées par Fusarium solani (Mart.) Sacc. f. sp. pisi (Jones) Snyd. & Hans. (Nectria haematococca Berk. & Br., Mating Population VI) (connaissance de la maladie et diversité de la population pathogène)

Fusarium solani f. sp. pisi est l'agent de nécroses racinaires le plus fréquent du complexe parasitaire tellurique du pois. Avant d'engager un programme de sélection de variétés résistantes à ce parasite, deux axes de travail ont été privilégiés. Le premier concerne l'étude globale de la maladie, menée par expérimentations au champ, puis en conditions contrôlées semi-stériles. Le parasite attaque la plante lorsque la température dépasse 8C, voire davantage en conditions séchantes. La nécrose est généralement centrée autour de la zone d'insertion des cotylédons. Par contre, en conditions séchantes, elle s'étend superficiellement sur toute la longueur de la racine, alors que la graine et l'épicotyle restent indemnes. La croissance de la plante est réduite lorsque la nécrose atteint le cylindre central, ce qui entraîne la dégradation du cambium et du phloème puis empêche l'extension du xylème. La gravité de l'attaque est bien représentée par la note de section nécrosée. La diversité de la population française de F. solani f. sp. pisi est étudiée dans un deuxième temps, à partir d'une centaine d'isolats. L'appartenance à la population sexuelle MPVI est confirmée par séquençage et PCR-RFLP des ITSs et du gène d'ARN ribosomique 28S. Dans cette population, divers clones ont été identifiés, en combinant l'analyse des estérases et de l'extrémité télomérique. Certains présentent des caractères morphologiques communs utiles à leur identification. Au sein d'un clone, le pouvoir pathogène varie fortement entre les isolats. Trente génotypes de pois étudiés ont montré des différences selon leur niveau de résistance envers différents clones. Le choix du clone le plus fréquent en France s'impose donc pour les futurs travaux de sélection de variétés résistantes. Ce travail ouvre des perspectives d'étude des composantes du pouvoir pathogène de F. solani f. sp. pisi, ainsi que des composantes de la résistance chez le pois.Fusarium solani f. sp. pisi is the most frequent root rot pathogen of peas in France. Before starting a breeding program of resistant varieties, investigation was carried out in two areas. The first one concerns the global study of the disease, with experiments conducted in the field and in semi-sterile conditions in the laboratory. The pathogen affects the plant when the temperature exceeds 8C, even more in dry conditions. The necrosis is generally centred around the zone of insertion of cotyledons. On the other hand, in dry conditions, it extends superficially over the whole length of the root, while the seed and the epicotyl remain healthy. The plant growth is reduced when the fungus reaches the central cylinder, and induces the degradation of the cambium and the phloem, then prevents the extension of the xylem. The seriousness of the attack is well represented by the notation of rotted section. Secondly, we study the diversity of the French population of solani f. sp. pisi, from a collection of hundred monosopore isolates. The sequences and the PCR-RFLP analyses of the ITSs, and of the 28S rDNA, confirm the membership in the mating population MPVI. In this population, different clones were identified by combining the analysis of the esterases and the telomeric extremity. Some of them present common morphological characters useful for their identification. Within a clone, the pathogenicity varies strongly between isolates. Thirty genotypes of pea showed differences of resistance to various clones. As a consequence, the choice of the most frequent clone in France is imperative for the future breeding of resistant pea varieties. This work opens up perspectives of study of the constituents of pathogenicity of F. solani f. sp. pisi, as well as constituents of pea resistance to this pathogen.CALAIS-BU Sciences (621932101) / SudocSudocFranceF

Tetrad analysis of mating type, mutations, esterase and aggressiveness in Phaeosphaeria nodorum

International audienc

Pathogénicité de Mycosphaerella graminicola, agent de la septoriose du blé (rôle des enzymes de dégradation des parois cellulaires)

Afin d'étudier la production des activités enzymatiques de dégradation des parois cellulaires de blé in vitro par Mycosphaerella graminicola, deux souches de référence (323 et 94269) ont été cultivées sur le milieu synthétique S dans lequel le galactose et/ou les parois cellulaires constituent les sources de carbone. Les cinétiques de production ont montré des niveaux d'activités différents entre les deux souches et selon les sources de carbone utilisées. Cinq des sept activités recherchées ont été produites en quantités significatives : xylanase, b-xylosidase, polygalacturonase, cellulase et b-1,3-glucanase. L'analyse en composantes principales (ACP) a permis de mettre en évidence deux groupes d'activités enzymatiques. Le premier comprend les activités cellulase et polygalacturonase et le second les activités xylanase, b-xylosidase et b-1,3-glucanase. L'ACP a également montré que le milieu S complété par le galactose et les parois cellulaires est le milieu optimal qui permet la production du plus large éventail d'enzymes de dégradation de parois cellulaires du blé. Nous avons ensuite étudié la pathogénicité des deux souches de référence et de six autres souches de M. graminicola. Celle-ci a été mesurée par différents paramètres correspondant à l'expression du symptôme et la production des pycnides sur des feuilles de blé maintenues en survie. La détermination des activités enzymatiques in vitro des huit souches montre des quantités significatives de xylanase, b-xylosidase, cellulase, b-1,3-glucanase et polygalacturonase. Enfin, les tests de corrélation et l'ACP ont montré des corrélations entre les composantes du pouvoir pathogène relatives à l'expression des symptômes, à la production des pycnides et les enzymes à activité xylanasique et pectique produites in vitro par M. graminicola. Ces deux groupes d'enzymes sont donc a priori des éléments clés déterminants de la pathogénicité de cet agent infectieux du blé.Two Mycosphaerella graminicola isolates, 323 and 94269, have been shown to produce in vitro a range of cell wall-degrading enzymes that can potentially degrade wheat cell walls. The influence of three carbon sources on the enzymes production was studied : a) 1% galactose (w/v), b) 1% wheat cell walls (w/v) and c) a mixture of 1% galactose (w/v) and 1% wheat cell walls (w/v). The activity levels varied with the type of carbon source used. Time-course experiments showed that different levels of enzyme activities were obtained with isolates 323 and 94269. Five major activities produced by both isolates were detected : xylanase, b-xylosidase, polygalacturonase, cellulase and b-1,3-glucanase. The principal component analysis (PCA) showed them gathered into two groups significantly different. The first group concerned cellulase and polygalacturonase activities and the second one xylanase, b-xylosidase and b-1,3-glucanase activities. The PCA also showed that the optimal medium that permitted the production of most of the major activities contains both galactose and wheat cell walls. In order to investigated correlations between pathogenicity and the in vitro production of cell wall degrading enzymes, six other M. graminicola isolates were also studied. Pathogenicity was assayed in terms of both lesions and pycnidia productions on wheat leaves. Additionally, the isolates were compared over times for their ability to produce significant levels of cell wall degrading enzymes while grown in the optimal liquid medium. Xylanase, b-xylosidase, b-1,3-glucanase, cellulase and polygalacturonase activities were again significantly produced. Correlation tests and PCA reveal a significant correlation between some of the pathogenicity components of the isolates and their in vitro production of xylanasic and pectic enzymes. We propose that these two groups of cell wall degrading enzymes are therefore good candidates for key pathogenicity determinants in M. graminicola.CALAIS-BU Sciences (621932101) / SudocSudocFranceF

Conditions françaises de l'intéraction entre Mycosphaerella graminicola, agent de la septoriose du blé, et le blé (diversité et structure d'une population du champignon et modalités de la résistance et de la tolérance chez le blé)

Nous avons étudié les particularités françaises de l interaction entre le blé et M. graminicola. Dans un premier temps, l étude de la diversité et de la structuration de sous-populations françaises du champignon a été effectuée sur 364 souches provenant de 17 départements, en utilisant 4 marqueurs microsatellites (ST1A4, ST1E3, ST1E7 et ST1D7) et deux séquences partielles des gènes d actine et de b-tubuline analysées par PCR-SSCP. Les résultats obtenus ont confirmé le potentiel adaptatif du champignon en France, avec un faible flux de gène et une différenciation génétique modérée. La population française du champignon s est avérée plus structurée que les populations précédemment étudiées et nous suggérons la présence de deux populations fondatrices avec une région d admixion. Dans un second temps, nous avons étudié aux niveaux cytologique et biochimique les mécanismes de défenses chez 5 cultivars de blé français possédants différents profils de résistance (R) ou de tolérance (T) vis-à-vis de M. graminicola. Nous avons constaté que la R est liée à la présence de rares papilles, la sensibilité (S) est caractérisée par un développement intercellulaire du champignon alors que la T ne présente aucun impact sur le processus infectieux du champignon. Au niveau biochimique, les activités lipoxygénase (LOX), peroxydase (PO) et glutathion-S-transférase (GST) ne discriminent pas, à elles seules, les profils de R ou de T. Les études de corrélations entre les observations cytologiques et biochimiques et les différents profils permettent de lier la nécrose à l activité LOX chez les cultivars NT, l enroulement du tube germinatif autour du stomate à l activité PO chez les cultivars R et les pénétrations directes à l activité de la GST chez les cultivars S. En outre nous discriminons les cultivars S par leurs profils de T.We studied the interaction wheat-M. graminicola in the French conditions. At first, we looked at the diversity and the structure of M. Graminicola French populations. 364 strains collected from 17 counties were investigated using 4 microsatellite markers (ST1A4, ST1E3, ST1E7 et ST1D7) and 2 actin and b-tubuline partial sequences analyzed with PCR-SSCP. The obtained results confirmed the fungus high adaptation potential in France. We revealed a moderate genetic differentiation with a low gene flow. The population was found to be more structured than previously investigated ones, with 3 groups corresponding to 2 major clusters and a zone of admixture. We then looked at this interaction at cytological and biochemical level. We investigated 5 French wheat cultivars presenting different resistance (R) and tolerance (T) profiles towards M. Graminicola. We noticed that R whereas T presented no impact on the fungal infection process. Lipoxygenase (LOX), peroxidase (PO), and glutathione-S-transferase (GST) activities did not discriminate between R and T profiles. Correlations between cytological and biochemical data with the different R and T profiles revealed that necrosis correlates with LOX in NT cultivars, mycelia surrounding of stomata correlates with PO in R cultivars and direct penetrations correlates with GST in S cultivars. Moreover, we discriminated between S cultivars according to their T profile.CALAIS-BU Sciences (621932101) / SudocSudocFranceF

Pathogénicité de Mycosphaerella graminicola, agent de la septoriose du blé (rôle des enzymes de dégradation des parois cellulaires)

Afin d'étudier la production des activités enzymatiques de dégradation des parois cellulaires de blé in vitro par Mycosphaerella graminicola, deux souches de référence (323 et 94269) ont été cultivées sur le milieu synthétique S dans lequel le galactose et/ou les parois cellulaires constituent les sources de carbone. Les cinétiques de production ont montré des niveaux d'activités différents entre les deux souches et selon les sources de carbone utilisées. Cinq des sept activités recherchées ont été produites en quantités significatives : xylanase, b-xylosidase, polygalacturonase, cellulase et b-1,3-glucanase. L'analyse en composantes principales (ACP) a permis de mettre en évidence deux groupes d'activités enzymatiques. Le premier comprend les activités cellulase et polygalacturonase et le second les activités xylanase, b-xylosidase et b-1,3-glucanase. L'ACP a également montré que le milieu S complété par le galactose et les parois cellulaires est le milieu optimal qui permet la production du plus large éventail d'enzymes de dégradation de parois cellulaires du blé. Nous avons ensuite étudié la pathogénicité des deux souches de référence et de six autres souches de M. graminicola. Celle-ci a été mesurée par différents paramètres correspondant à l'expression du symptôme et la production des pycnides sur des feuilles de blé maintenues en survie. La détermination des activités enzymatiques in vitro des huit souches montre des quantités significatives de xylanase, b-xylosidase, cellulase, b-1,3-glucanase et polygalacturonase. Enfin, les tests de corrélation et l'ACP ont montré des corrélations entre les composantes du pouvoir pathogène relatives à l'expression des symptômes, à la production des pycnides et les enzymes à activité xylanasique et pectique produites in vitro par M. graminicola. Ces deux groupes d'enzymes sont donc a priori des éléments clés déterminants de la pathogénicité de cet agent infectieux du blé.Two Mycosphaerella graminicola isolates, 323 and 94269, have been shown to produce in vitro a range of cell wall-degrading enzymes that can potentially degrade wheat cell walls. The influence of three carbon sources on the enzymes production was studied : a) 1% galactose (w/v), b) 1% wheat cell walls (w/v) and c) a mixture of 1% galactose (w/v) and 1% wheat cell walls (w/v). The activity levels varied with the type of carbon source used. Time-course experiments showed that different levels of enzyme activities were obtained with isolates 323 and 94269. Five major activities produced by both isolates were detected : xylanase, b-xylosidase, polygalacturonase, cellulase and b-1,3-glucanase. The principal component analysis (PCA) showed them gathered into two groups significantly different. The first group concerned cellulase and polygalacturonase activities and the second one xylanase, b-xylosidase and b-1,3-glucanase activities. The PCA also showed that the optimal medium that permitted the production of most of the major activities contains both galactose and wheat cell walls. In order to investigated correlations between pathogenicity and the in vitro production of cell wall degrading enzymes, six other M. graminicola isolates were also studied. Pathogenicity was assayed in terms of both lesions and pycnidia productions on wheat leaves. Additionally, the isolates were compared over times for their ability to produce significant levels of cell wall degrading enzymes while grown in the optimal liquid medium. Xylanase, b-xylosidase, b-1,3-glucanase, cellulase and polygalacturonase activities were again significantly produced. Correlation tests and PCA reveal a significant correlation between some of the pathogenicity components of the isolates and their in vitro production of xylanasic and pectic enzymes. We propose that these two groups of cell wall degrading enzymes are therefore good candidates for key pathogenicity determinants in M. graminicola.CALAIS-BU Sciences (621932101) / SudocSudocFranceF

La reproduction sexuee et l'agressivite de Phaeosphaeria nodorum Hedj (= Septoria nodorum Berk)

National audienceThe variability in aggressiveness of Septoria nodorum, a wheat pathogen, has been extensively studied. This article presents the variability obtained in this pathogen after sexual reproduction. The 8 mono-ascosporous strains originating from the same Phaeosphaeria nodorum ascus were compared by assessing the progression of leaf necroses on detached leaves of various wheat varieties and by measuring the quantity of ethylene produced after contamination. This fungus is heterothallic; the comparison between the 2 sexually incompatible groups showed that on average they are similarly aggressive. In each group the ranges obtained between ascospores were of the same size. The 4 pairs of twin ascospores identified on the basis of cultural characteristics were not identifiable on the basis of criteria used for detached leaves, or of the progression of epidemics. For pathogenicity, identification of twin ascospores was impossible. Conidian progeny of the same ascospore was shown to be heterogeneous. Hypotheses have been proposed to explain the non-identification of twins and, also, the heterogeneity of the ascospore progeny.La variabilité de l’agressivité, de Septoria nodorum, parasite du blé, a été l’objet de nombreuses études. Cet article présente la variabilité obtenue, chez ce parasite, après reproduction sexuée. Les 8 souches monoascospores provenant d’un même asque de Phaeosphaeria nodorum sont comparées, sur diverses variétés de blé, par l’appréciation sur feuilles détachées de la progression des nécroses foliaires et par la mesure de la quantité d’éthylène produite après contamination. Ce champignon est hétérothallique; la comparaison des 2 groupes d’incompatibilité sexuelle montre que ceux-ci sont en moyenne d’agressivité comparable; au sein de chaque groupe, les amplitudes obtenues entre les ascospores sont de même grandeur. Les 4 paires d’ascospores jumelles reconnues sur la base des caractères culturaux ne sont pas identifiables sur la base des critères utilisés pour les feuilles en survie ou sur la base de la progression des épidémies. Par le pouvoir pathogène, la reconnaissance des ascospores jumelles se révèle impossible. La descendance conidienne d’une même ascospore est hétérogène. Des hypothèses sont formulées pour expliquer, d’une part, la non-reconnaissance des jumeaux, et d’autre part, l’hétérogénéité de la descendance d’une ascospore

La reproduction sexuee et l'agressivite de Phaeosphaeria nodorum Hedj (= Septoria nodorum Berk)

National audienceThe variability in aggressiveness of Septoria nodorum, a wheat pathogen, has been extensively studied. This article presents the variability obtained in this pathogen after sexual reproduction. The 8 mono-ascosporous strains originating from the same Phaeosphaeria nodorum ascus were compared by assessing the progression of leaf necroses on detached leaves of various wheat varieties and by measuring the quantity of ethylene produced after contamination. This fungus is heterothallic; the comparison between the 2 sexually incompatible groups showed that on average they are similarly aggressive. In each group the ranges obtained between ascospores were of the same size. The 4 pairs of twin ascospores identified on the basis of cultural characteristics were not identifiable on the basis of criteria used for detached leaves, or of the progression of epidemics. For pathogenicity, identification of twin ascospores was impossible. Conidian progeny of the same ascospore was shown to be heterogeneous. Hypotheses have been proposed to explain the non-identification of twins and, also, the heterogeneity of the ascospore progeny.La variabilité de l’agressivité, de Septoria nodorum, parasite du blé, a été l’objet de nombreuses études. Cet article présente la variabilité obtenue, chez ce parasite, après reproduction sexuée. Les 8 souches monoascospores provenant d’un même asque de Phaeosphaeria nodorum sont comparées, sur diverses variétés de blé, par l’appréciation sur feuilles détachées de la progression des nécroses foliaires et par la mesure de la quantité d’éthylène produite après contamination. Ce champignon est hétérothallique; la comparaison des 2 groupes d’incompatibilité sexuelle montre que ceux-ci sont en moyenne d’agressivité comparable; au sein de chaque groupe, les amplitudes obtenues entre les ascospores sont de même grandeur. Les 4 paires d’ascospores jumelles reconnues sur la base des caractères culturaux ne sont pas identifiables sur la base des critères utilisés pour les feuilles en survie ou sur la base de la progression des épidémies. Par le pouvoir pathogène, la reconnaissance des ascospores jumelles se révèle impossible. La descendance conidienne d’une même ascospore est hétérogène. Des hypothèses sont formulées pour expliquer, d’une part, la non-reconnaissance des jumeaux, et d’autre part, l’hétérogénéité de la descendance d’une ascospore