Développement saprotrophe de fusarium graminearum (rôle respectif de différents habitats naturels du champignon dans le processus d'infection du blé en Bourgogne ; recherche d'indicateurs prédictifs du risque de fusariose)

La fusariose est une des maladies les plus importantes altérant le blé en Bourgogne. L espèce fongique Fusarium graminearum est l un des agents principaux de la maladie. L interaction hôte-pathogène peut entrainer la production de mycotoxines toxiques pour l homme et l animal.La seule alternative pour prévenir le développement de la maladie est de contrôler l inoculum primaire dans son habitat naturel : les adventices, le sol et les résidus de culture. En raison de la tendance à la réduction du travail du sol, une attention particulière doit être portée au rôle des résidus de culture dans la survie et le développement de F. graminearum. Dans ce travail de thèse, deux approches ont été choisies pour mieux comprendre le développement saprotrophe du champignon et ses conséquences. La première, à travers un essai en champ dans le contexte pédoclimatique Bourguignon, avait pour but de définir la part relative des différentes sources d inoculum dans le développement de la fusariose et l accumulation des mycotoxines dans les grains. Cet essai devait en outre permettre de déterminer si des indicateurs précoces du développement de la maladie sur épi et de l accumulation de mycotoxines pouvaient être identifiés. La seconde, à travers un essai en microcosmes, avait pour but de suivre le développement de F. graminearum dans le sol et les résidus.Ce travail a permis de souligner l importance de la gestion des résidus de culture dans le développement de la fusariose du blé. Favoriser une décomposition biologique rapide des résidus de culture et/ou introduire des cultures intermédiaires assainissantes constituent des perspectives de recherche sur lesquelles doivent porter nos effortsFusarium Head Blight (FHB), mainly caused by the fungal species Fusarium graminearum, is one of the most important disease altering wheat crops in Burgundy. Moreover the plant-pathogen interaction leads to the production of mycotoxins potentially toxic for humans and animals.The only alternative to date to prevent the development of the disease is to control the saprotrophic development of F. graminearum in its natural habitat, i.e. weeds, soil and crops residues. Due to the trend of reduced tillage, special attention should be paid to the role of crop residues in the survival and development of F. graminearum.Two approaches were chosen to better understand the saprotrophic development of F. graminearum and its consequences towards FHB. i) The first through a field experiment in the Burgundian pedoclimatic context aimed at defining the relative importance of the different sources of inoculum in the development of FHB and the accumulation of mycotoxins in grains. The field experiment was also to determine whether early indicators of disease development on ears and accumulation of mycotoxins could be identified. ii) The second, through test microcosms, was to follow the development of F. graminearum in the soil and crop residues.This work highlighted the importance of crop residues management in the development of FHB and gave new understanding about the survival of the fungus on these residues. Improve the biological decomposition of crop residues at the soil surface or/and using suppressive intermediate crops could be the next prospective to investigate to limit the soil inoculum potential of saprotrophic F. graminearumDIJON-BU Doc.électronique (212319901) / SudocSudocFranceF

Sapotrophical development of fusarium graminearum : respective role of different natural habitats of the fungus in the wheat infectious process in Burgundy ; research for predicting indicators of fusarisosis risk

La fusariose est une des maladies les plus importantes altérant le blé en Bourgogne. L’espèce fongique Fusarium graminearum est l’un des agents principaux de la maladie. L’interaction hôte-pathogène peut entrainer la production de mycotoxines toxiques pour l’homme et l’animal.La seule alternative pour prévenir le développement de la maladie est de contrôler l’inoculum primaire dans son habitat naturel : les adventices, le sol et les résidus de culture. En raison de la tendance à la réduction du travail du sol, une attention particulière doit être portée au rôle des résidus de culture dans la survie et le développement de F. graminearum. Dans ce travail de thèse, deux approches ont été choisies pour mieux comprendre le développement saprotrophe du champignon et ses conséquences. La première, à travers un essai en champ dans le contexte pédoclimatique Bourguignon, avait pour but de définir la part relative des différentes sources d’inoculum dans le développement de la fusariose et l’accumulation des mycotoxines dans les grains. Cet essai devait en outre permettre de déterminer si des indicateurs précoces du développement de la maladie sur épi et de l’accumulation de mycotoxines pouvaient être identifiés. La seconde, à travers un essai en microcosmes, avait pour but de suivre le développement de F. graminearum dans le sol et les résidus.Ce travail a permis de souligner l’importance de la gestion des résidus de culture dans le développement de la fusariose du blé. Favoriser une décomposition biologique rapide des résidus de culture et/ou introduire des cultures intermédiaires assainissantes constituent des perspectives de recherche sur lesquelles doivent porter nos effortsFusarium Head Blight (FHB), mainly caused by the fungal species Fusarium graminearum, is one of the most important disease altering wheat crops in Burgundy. Moreover the plant-pathogen interaction leads to the production of mycotoxins potentially toxic for humans and animals.The only alternative to date to prevent the development of the disease is to control the saprotrophic development of F. graminearum in its natural habitat, i.e. weeds, soil and crops residues. Due to the trend of reduced tillage, special attention should be paid to the role of crop residues in the survival and development of F. graminearum.Two approaches were chosen to better understand the saprotrophic development of F. graminearum and its consequences towards FHB. i) The first through a field experiment in the Burgundian pedoclimatic context aimed at defining the relative importance of the different sources of inoculum in the development of FHB and the accumulation of mycotoxins in grains. The field experiment was also to determine whether early indicators of disease development on ears and accumulation of mycotoxins could be identified. ii) The second, through test microcosms, was to follow the development of F. graminearum in the soil and crop residues.This work highlighted the importance of crop residues management in the development of FHB and gave new understanding about the survival of the fungus on these residues. Improve the biological decomposition of crop residues at the soil surface or/and using suppressive intermediate crops could be the next prospective to investigate to limit the soil inoculum potential of saprotrophic F. graminearu

Développement saprotrophe de fusarium graminearum : rôle respectif de différents habitats naturels du champignon dans le processus d'infection du blé en Bourgogne ; recherche d'indicateurs prédictifs du risque de fusariose

Fusarium Head Blight (FHB), mainly caused by the fungal species Fusarium graminearum, is one of the most important disease altering wheat crops in Burgundy. Moreover the plant-pathogen interaction leads to the production of mycotoxins potentially toxic for humans and animals.The only alternative to date to prevent the development of the disease is to control the saprotrophic development of F. graminearum in its natural habitat, i.e. weeds, soil and crops residues. Due to the trend of reduced tillage, special attention should be paid to the role of crop residues in the survival and development of F. graminearum.Two approaches were chosen to better understand the saprotrophic development of F. graminearum and its consequences towards FHB. i) The first through a field experiment in the Burgundian pedoclimatic context aimed at defining the relative importance of the different sources of inoculum in the development of FHB and the accumulation of mycotoxins in grains. The field experiment was also to determine whether early indicators of disease development on ears and accumulation of mycotoxins could be identified. ii) The second, through test microcosms, was to follow the development of F. graminearum in the soil and crop residues.This work highlighted the importance of crop residues management in the development of FHB and gave new understanding about the survival of the fungus on these residues. Improve the biological decomposition of crop residues at the soil surface or/and using suppressive intermediate crops could be the next prospective to investigate to limit the soil inoculum potential of saprotrophic F. graminearumLa fusariose est une des maladies les plus importantes altérant le blé en Bourgogne. L’espèce fongique Fusarium graminearum est l’un des agents principaux de la maladie. L’interaction hôte-pathogène peut entrainer la production de mycotoxines toxiques pour l’homme et l’animal.La seule alternative pour prévenir le développement de la maladie est de contrôler l’inoculum primaire dans son habitat naturel : les adventices, le sol et les résidus de culture. En raison de la tendance à la réduction du travail du sol, une attention particulière doit être portée au rôle des résidus de culture dans la survie et le développement de F. graminearum. Dans ce travail de thèse, deux approches ont été choisies pour mieux comprendre le développement saprotrophe du champignon et ses conséquences. La première, à travers un essai en champ dans le contexte pédoclimatique Bourguignon, avait pour but de définir la part relative des différentes sources d’inoculum dans le développement de la fusariose et l’accumulation des mycotoxines dans les grains. Cet essai devait en outre permettre de déterminer si des indicateurs précoces du développement de la maladie sur épi et de l’accumulation de mycotoxines pouvaient être identifiés. La seconde, à travers un essai en microcosmes, avait pour but de suivre le développement de F. graminearum dans le sol et les résidus.Ce travail a permis de souligner l’importance de la gestion des résidus de culture dans le développement de la fusariose du blé. Favoriser une décomposition biologique rapide des résidus de culture et/ou introduire des cultures intermédiaires assainissantes constituent des perspectives de recherche sur lesquelles doivent porter nos effort

Colonization dynamic of various crop residues by Fusarium graminearum monitored through real-time PCR measurements

AimsTo evaluate the effect of the type of crop residues on the colonization dynamic of Fusarium graminearum in soil. Methods and ResultsThe ability of F.graminearum to survive in the presence of various crop residues was assessed on Petri dishes and in microcosms. These microcosms comprised soil that had or had not been previously disinfested with or without amendment with various crop residues. The colonization dynamic of F.graminearum was monitored through real-time PCR. Fusarium graminearum development was higher in disinfested soil than in non-disinfested one. The fungal growth was enhanced to various extents according to the type of crop residues, except for mustard residues which inhibited it. The biochemical and physical properties of the residues were likely to account for the differences in the survival of F.graminearum. ConclusionsFusarium graminearum is a poor competitor in soil but it can use maize, wheat, and rape residues to ensure its survival. Conversely alfalfa, which is assimilated by micro-organisms very easily, avoids long-lasting survival of the fungus. And finally, mustard producing glucosinolates could be used as an intermediate crop to reduce the inoculum amount. Significance and Impact of the StudyThis study is contributing to the knowledge about F.graminearum saprotophic abilities and proposes interesting paths to limit its survival in soil

Étude du développement saprophyte de Fusarium graminearum, champignon pathogène du blé et producteur de mycotoxines

National audienc

Étude du développement saprophyte de [i]F. graminearum[/i] champignon pathogène du blé et producteur de mycotoxines

SPE affiche, résuméTroisième plante cultivée au monde derrière le maïs et le riz, première en ce qui concerne les échanges commerciaux, le blé est l’un des aliments prépondérants en production animale et les produits issus de sa transformation sont à la base de l’alimentation humaine. La fusariose est l’une des principales pathologies fongiques touchant les cultures de blé : elle provoque notamment un dessèchement des épis touchés. Un « pool » de champignons appartenant aux genres Fusarium et Microdochium est responsable de cette maladie. Celle-ci est connue depuis longtemps puisque F. graminearum, l’agent principal de la pathologie, a été décrit en 1839 (Schwabe, Flora Anhaltina 2). Outre les pertes de rendement occasionnées, les champignons qui en sont responsables sont producteurs de mycotoxines potentiellement toxiques pour l’homme et les animaux. La réglementation CE N° 1881/2006, entrée en vigueur en 2007, fixe les doses admissibles de ces mycotoxines dans les denrées alimentaires. Dans le cadre d'un Réseau d’animation scientifique sur la contamination des céréales par les mycotoxines de Fusarium spp. et dans le cadre du programme Farine+ soutenu par le pole de compétitivité Vitagora de la région Bourgogne, programme visant à promouvoir et garantir la qualité alimentaire de la farine de blé, nous cherchons à caractériser les facteurs essentiels au développement saprophyte de F. graminearum afin de prévenir la contamination du blé. La part relative de l'inoculum aérien, de l'inoculum d'origine tellurique et de l'inoculum présent dans les semences est déterminée par une double approche conduite au champ et en laboratoire. Un accent particulier est mis sur le rôle des résidus du précédent cultural et sur leur gestion en vue d'assurer le contrôle du développement de l'inoculum primaire. Parallèlement, la caractérisation des symptômes précoces permet la mise au point d'un bioessai afin d'associer l'activité infectieuse du champignon aux conditions relatives à son développement. Un essai au champ mimant l’action des différents types d’inoculum de champignon a été mis en place à l’automne 2008. Des contrôles du taux de maladie depuis la semence jusqu’à la récolte du blé sont effectués régulièrement et les souches isolées sont identifiées par des méthodes de microbiologie classique et moléculaires. Une base de données associant types de symptômes, conditions d'occurrence et microorganismes est ainsi constituée. Le développement saprophyte de populations de F. graminearum d'agressivités différentes est suivi en microcosmes de sol en fonction de facteurs tels que la texture et la structure du sol, l'humidité, la nature des résidus de culture, la présence de mycotoxines. Un milieu d'isolement a été choisi, la souche modèle est en cours de transformation (DSRed, GFP), la technique de PCR quantitative est adaptée. L'analyse de la structure des communautés microbiennes du sol permettra de comprendre le rôle des interactions directes (antagonistes) ou indirectes sur le développement du pathogène pour éventuellement identifier des agents de lutte. Les premières observations révèlent la responsabilité de l’inoculum contenu dans le sol, et plus particulièrement dans les semences, dans le développement précoce de la maladie

Étude du développement saprophyte de <em>Fusarium graminearum</em>, champignon pathogène du blé et producteur de mycotoxines

National audienceTroisième plante cultivée au monde derrière le maïs et le riz, première en ce qui concerne les échanges commerciaux, le blé est l’un des aliments prépondérants en production animale et les produits issus de sa transformation sont à la base de l’alimentation humaine. La fusariose est l’une des principales pathologies fongiques touchant les cultures de blé : elle provoque notamment un dessèchement des épis touchés. Un « pool » de champignons appartenant aux genres Fusarium et Microdochium est responsable de cette maladie. Celle-ci est connue depuis longtemps puisque F. graminearum, l’agent principal de la pathologie, a été décrit en 1839 (Schwabe, Flora Anhaltina 2). Outre les pertes de rendement occasionnées, les champignons qui en sont responsables sont producteurs de mycotoxines potentiellement toxiques pour l’homme et les animaux. La réglementation CE N° 1881/2006, entrée en vigueur en 2007, fixe les doses admissibles de ces mycotoxines dans les denrées alimentaires. Dans le cadre d'un Réseau d’animation scientifique sur la contamination des céréales par les mycotoxines de Fusarium spp. et dans le cadre du programme Farine+ soutenu par le pole de compétitivité Vitagora de la région Bourgogne, programme visant à promouvoir et garantir la qualité alimentaire de la farine de blé, nous cherchons à caractériser les facteurs essentiels au développement saprophyte de F. graminearum afin de prévenir la contamination du blé. La part relative de l'inoculum aérien, de l'inoculum d'origine tellurique et de l'inoculum présent dans les semences est déterminée par une double approche conduite au champ et en laboratoire. Un accent particulier est mis sur le rôle des résidus du précédent cultural et sur leur gestion en vue d'assurer le contrôle du développement de l'inoculum primaire. Parallèlement, la caractérisation des symptômes précoces permet la mise au point d'un bioessai afin d'associer l'activité infectieuse du champignon aux conditions relatives à son développement. Un essai au champ mimant l’action des différents types d’inoculum de champignon a été mis en place à l’automne 2008. Des contrôles du taux de maladie depuis la semence jusqu’à la récolte du blé sont effectués régulièrement et les souches isolées sont identifiées par des méthodes de microbiologie classique et moléculaires. Une base de données associant types de symptômes, conditions d'occurrence et microorganismes est ainsi constituée. Le développement saprophyte de populations de F. graminearum d'agressivités différentes est suivi en microcosmes de sol en fonction de facteurs tels que la texture et la structure du sol, l'humidité, la nature des résidus de culture, la présence de mycotoxines. Un milieu d'isolement a été choisi, la technique de PCR quantitative est adaptée. L'analyse de la structure des communautés microbiennes du sol permettra de comprendre le rôle des interactions directes (antagonistes) ou indirectes sur le développement du pathogène pour éventuellement identifier des agents de lutte. Les observations au champ révèlent la responsabilité de l’inoculum contenu dans le sol, et plus particulièrement dans les semences, dans le développement précoce de la maladie. En revanche, c’est l’inoculum à la surface du sol qui est le plus délétère en ce qui concerne le rendement final

Visual assessment and computer–assisted image analysis of Fusarium head blight in the field to predict mycotoxin accumulation in wheat grains

Phenotypic traits are regularly used to diagnose the development of Fusarium head blight (FHB) in the field, whereas mycotoxin accumulation in wheat grains can only be accurately evaluated through costly methods, such as high–performance liquid chromatography (HPLC). The aim of this study was to determine whether: (i) the results providedby existing commercial decision support tools could be anticipated using phenotypic measurements, including a novel technique of computer– assisted image analysis of spikes; and (ii) these measurements could avoid using HPLC. We monitored the FHB development during two consecutive years in highly contaminated plots in the Burgundy region (France). Contamination by crop residues was simulated through a field inoculation with barley grains artificially colonized by Fusarium graminearum. The development of the disease on spikes and harvested grains was assessed on one tolerant and two susceptible wheat varieties. The accumulated amounts of mycotoxins were measured in harvested grains using HPLC. As expected, the measured traits revealed that the inoculum responsible for infection on spikes mainly came from residues left on the soil surface, and the susceptible varieties were more diseased than the tolerant variety.Weather conditions had a strong effect on disease development. The novel computer–assisted image analysis technique had a better prediction power of deoxynivalenol accumulation, was more objective and time–saving than classical visual symptom assessments.This assessment method could be suitable to supplement the use of existing prediction tools and might avoid systematic and costly mycotoxin measurements in likely infected plots

Étude du développement saprophyte de <em>Fusarium graminearum</em>, champignon pathogène du blé et producteur de mycotoxines

National audienceTroisième plante cultivée au monde derrière le maïs et le riz, première en ce qui concerne les échanges commerciaux, le blé est l’un des aliments prépondérants en production animale et les produits issus de sa transformation sont à la base de l’alimentation humaine. La fusariose est l’une des principales pathologies fongiques touchant les cultures de blé : elle provoque notamment un dessèchement des épis touchés. Un « pool » de champignons appartenant aux genres Fusarium et Microdochium est responsable de cette maladie. Celle-ci est connue depuis longtemps puisque F. graminearum, l’agent principal de la pathologie, a été décrit en 1839 (Schwabe, Flora Anhaltina 2). Outre les pertes de rendement occasionnées, les champignons qui en sont responsables sont producteurs de mycotoxines potentiellement toxiques pour l’homme et les animaux. La réglementation CE N° 1881/2006, entrée en vigueur en 2007, fixe les doses admissibles de ces mycotoxines dans les denrées alimentaires. Dans le cadre d'un Réseau d’animation scientifique sur la contamination des céréales par les mycotoxines de Fusarium spp. et dans le cadre du programme Farine+ soutenu par le pole de compétitivité Vitagora de la région Bourgogne, programme visant à promouvoir et garantir la qualité alimentaire de la farine de blé, nous cherchons à caractériser les facteurs essentiels au développement saprophyte de F. graminearum afin de prévenir la contamination du blé. La part relative de l'inoculum aérien, de l'inoculum d'origine tellurique et de l'inoculum présent dans les semences est déterminée par une double approche conduite au champ et en laboratoire. Un accent particulier est mis sur le rôle des résidus du précédent cultural et sur leur gestion en vue d'assurer le contrôle du développement de l'inoculum primaire. Parallèlement, la caractérisation des symptômes précoces permet la mise au point d'un bioessai afin d'associer l'activité infectieuse du champignon aux conditions relatives à son développement. Un essai au champ mimant l’action des différents types d’inoculum de champignon a été mis en place à l’automne 2008. Des contrôles du taux de maladie depuis la semence jusqu’à la récolte du blé sont effectués régulièrement et les souches isolées sont identifiées par des méthodes de microbiologie classique et moléculaires. Une base de données associant types de symptômes, conditions d'occurrence et microorganismes est ainsi constituée. Le développement saprophyte de populations de F. graminearum d'agressivités différentes est suivi en microcosmes de sol en fonction de facteurs tels que la texture et la structure du sol, l'humidité, la nature des résidus de culture, la présence de mycotoxines. Un milieu d'isolement a été choisi, la technique de PCR quantitative est adaptée. L'analyse de la structure des communautés microbiennes du sol permettra de comprendre le rôle des interactions directes (antagonistes) ou indirectes sur le développement du pathogène pour éventuellement identifier des agents de lutte. Les observations au champ révèlent la responsabilité de l’inoculum contenu dans le sol, et plus particulièrement dans les semences, dans le développement précoce de la maladie. En revanche, c’est l’inoculum à la surface du sol qui est le plus délétère en ce qui concerne le rendement final