Tache noire de l'ananas : déterminisme du processus infectieux par approches moléculaire et biochimique

In Reunion Island, pineapple crops are exposed to high parasitic pressure promoted by the subtropical climate of the island. The Fruitlet Core Rot (FCR) disease is caused by a set of fungal pathogenic species in which Fusarium ananatum has been the most described so far. The development of brown discoloration in mature fruits represents a major issue affecting notably the quality of the ‘Queen Victoria’ pineapple cultivar due to its high susceptibility to FCR. Until now, the management of epidemics lies on the combination of suitable agricultural practices and the use of fungicide treatments. Nevertheless, these strategies are unsuccessful in the presence of climatic conditions that favor the development and dispersion of causalagents. Mycotoxins accumulation in the flesh of infected fruits is also of concern in the preservation of sanitary quality of fruit productions. In order to develop novel alternatives for sustainable sources of FCR resistance, my research work focused on the determinants of ‘Queen Victoria’ pineapple susceptibility. An epidemiological approach permitted to establish that Fruitlet Core Rot occurrence ispositively correlated to contamination patterns resulting from aerial dispersion of the pathogen spores. Moreover, the prevalence of fungal species belonging to the complexes Fusarium fujikuroi and Talaromyces purpureogenus within the fruit mycobiome have demonstrated the role of a pathogenic fungal set composed of Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii and Talaromyces amestolkiae in the disease expression. The in vitro study of interaction profiles between four of those species have evidenced the growth antagonism of T. stollii on the pathogenic Fusarium species. Significant variations of mycotoxin contents (fumonisins B1, B2 and beauvericin) were also measured during dual culture of pathogens. Finally, the analysis based on varietal comparison of the molecular signal promoting early defense responses show that susceptibility of ‘Queen Victoria’ cultivar is partly supported by a low constitutive expression of genes involved in the synthesis of PR proteins. The results suggest a fungal strategy based on the repression of defense signal transduction in pineapple during the first 72 hours of the host - pathogen interaction leading to the disease establishment.Les cultures d’ananas de la Réunion sont soumises à une forte pression parasitaire favorisée par le climat subtropical de l’île. La maladie de la tache noire est causée par un cortège de champignons filamenteux dont Fusarium ananatum est l’espèce la plus décrite à ce jour. Le développement de taches noires dans les fruits matures constitue une problématique majeure de par son impact sur la qualité de l’ananas ‘Queen Victoria’ présentant une forte sensibilité à cette pathologie. La gestion des épisodes épidémiques repose actuellement sur des méthodes associant des pratiques culturales adaptées et l’utilisation de fongicides. Toutefois, ces stratégies s’avèrent infructueuses pour des conditions climatiques fortement favorables au développement et à la dispersion des agents pathogènes. L’accumulation de mycotoxines au sein des tissus infectés représente également une préoccupation d’envergure dans la préservation de la sécurité sanitaire des productions d’ananas. Dans l’objectif de développer de nouveaux leviers de résistance plus durables, des recherches visant à caractériser les déterminants de la sensibilité de l’ananas ‘Queen Victoria’ ont été menées sur chaque composante du pathosystème. Une approche épidémiologique a permis d’établir que l’occurrence de la tache noire est positivement corrélée à une contamination résultant d’une dispersion aérienne des spores d’espèces pathogènes. De plus, la prédominance d’espèces fongiques appartenant aux complexes Fusarium fujikuroi et Talaromyces purpureogenus au sein du mycobiome du fruit a démontré l’implication d’un cortège pathogène constitué de Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii et Talaromyces amestolkiae dans l’expression de cette pathologie. L’étude in vitro des profils d’interaction entre quatre de ces espèces a mis en évidence le pouvoir antagoniste de T. stollii sur la croissance des espèces pathogènes de Fusarium. D’importantes variations dans les concentrations en mycotoxines (fumonisines B1, B2 et beauvericine) ont également été mesurées au cours de confrontations entre les pathogènes. Enfin, l’analyse par comparaison variétale des voies de signalisation moléculaire conditionnant les réponses de défense précoces montre que la sensibilité du cultivar ‘Queen Victoria’ est en partie imputable à une faible expression constitutive des gènes impliqués dans la synthèse de protéines PR. Les résultats obtenus suggèrent la mise en œuvre d’une stratégie fongique basée sur la répression des signaux de défenses transduits chez l’ananas au cours des 72 premières heures de l’interaction hôte – pathogène menant à l’établissement de la maladie

fruitlet core rot of pineapple : exploration of the infectious disease process by molecular and biochemical approaches

Les cultures d’ananas de la Réunion sont soumises à une forte pression parasitaire favorisée par le climat subtropical de l’île. La maladie de la tache noire est causée par un cortège de champignons filamenteux dont Fusarium ananatum est l’espèce la plus décrite à ce jour. Le développement de taches noires dans les fruits matures constitue une problématique majeure de par son impact sur la qualité de l’ananas ‘Queen Victoria’ présentant une forte sensibilité à cette pathologie. La gestion des épisodes épidémiques repose actuellement sur des méthodes associant des pratiques culturales adaptées et l’utilisation de fongicides. Toutefois, ces stratégies s’avèrent infructueuses pour des conditions climatiques fortement favorables au développement et à la dispersion des agents pathogènes. L’accumulation de mycotoxines au sein des tissus infectés représente également une préoccupation d’envergure dans la préservation de la sécurité sanitaire des productions d’ananas. Dans l’objectif de développer de nouveaux leviers de résistance plus durables, des recherches visant à caractériser les déterminants de la sensibilité de l’ananas ‘Queen Victoria’ ont été menées sur chaque composante du pathosystème. Une approche épidémiologique a permis d’établir que l’occurrence de la tache noire est positivement corrélée à une contamination résultant d’une dispersion aérienne des spores d’espèces pathogènes. De plus, la prédominance d’espèces fongiques appartenant aux complexes Fusarium fujikuroi et Talaromyces purpureogenus au sein du mycobiome du fruit a démontré l’implication d’un cortège pathogène constitué de Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii et Talaromyces amestolkiae dans l’expression de cette pathologie. L’étude in vitro des profils d’interaction entre quatre de ces espèces a mis en évidence le pouvoir antagoniste de T. stollii sur la croissance des espèces pathogènes de Fusarium. D’importantes variations dans les concentrations en mycotoxines (fumonisines B1, B2 et beauvericine) ont également été mesurées au cours de confrontations entre les pathogènes. Enfin, l’analyse par comparaison variétale des voies de signalisation moléculaire conditionnant les réponses de défense précoces montre que la sensibilité du cultivar ‘Queen Victoria’ est en partie imputable à une faible expression constitutive des gènes impliqués dans la synthèse de protéines PR. Les résultats obtenus suggèrent la mise en œuvre d’une stratégie fongique basée sur la répression des signaux de défenses transduits chez l’ananas au cours des 72 premières heures de l’interaction hôte – pathogène menant à l’établissement de la maladie.In Reunion Island, pineapple crops are exposed to high parasitic pressure promoted by the subtropical climate of the island. The Fruitlet Core Rot (FCR) disease is caused by a set of fungal pathogenic species in which Fusarium ananatum has been the most described so far. The development of brown discoloration in mature fruits represents a major issue affecting notably the quality of the ‘Queen Victoria’ pineapple cultivar due to its high susceptibility to FCR. Until now, the management of epidemics lies on the combination of suitable agricultural practices and the use of fungicide treatments. Nevertheless, these strategies are unsuccessful in the presence of climatic conditions that favor the development and dispersion of causalagents. Mycotoxins accumulation in the flesh of infected fruits is also of concern in the preservation of sanitary quality of fruit productions. In order to develop novel alternatives for sustainable sources of FCR resistance, my research work focused on the determinants of ‘Queen Victoria’ pineapple susceptibility. An epidemiological approach permitted to establish that Fruitlet Core Rot occurrence ispositively correlated to contamination patterns resulting from aerial dispersion of the pathogen spores. Moreover, the prevalence of fungal species belonging to the complexes Fusarium fujikuroi and Talaromyces purpureogenus within the fruit mycobiome have demonstrated the role of a pathogenic fungal set composed of Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii and Talaromyces amestolkiae in the disease expression. The in vitro study of interaction profiles between four of those species have evidenced the growth antagonism of T. stollii on the pathogenic Fusarium species. Significant variations of mycotoxin contents (fumonisins B1, B2 and beauvericin) were also measured during dual culture of pathogens. Finally, the analysis based on varietal comparison of the molecular signal promoting early defense responses show that susceptibility of ‘Queen Victoria’ cultivar is partly supported by a low constitutive expression of genes involved in the synthesis of PR proteins. The results suggest a fungal strategy based on the repression of defense signal transduction in pineapple during the first 72 hours of the host - pathogen interaction leading to the disease establishment

Tache noire de l'ananas : déterminisme du processus infectieux par approches moléculaire et biochimique

In Reunion Island, pineapple crops are exposed to high parasitic pressure promoted by the subtropical climate of the island. The Fruitlet Core Rot (FCR) disease is caused by a set of fungal pathogenic species in which Fusarium ananatum has been the most described so far. The development of brown discoloration in mature fruits represents a major issue affecting notably the quality of the ‘Queen Victoria’ pineapple cultivar due to its high susceptibility to FCR. Until now, the management of epidemics lies on the combination of suitable agricultural practices and the use of fungicide treatments. Nevertheless, these strategies are unsuccessful in the presence of climatic conditions that favor the development and dispersion of causalagents. Mycotoxins accumulation in the flesh of infected fruits is also of concern in the preservation of sanitary quality of fruit productions. In order to develop novel alternatives for sustainable sources of FCR resistance, my research work focused on the determinants of ‘Queen Victoria’ pineapple susceptibility. An epidemiological approach permitted to establish that Fruitlet Core Rot occurrence ispositively correlated to contamination patterns resulting from aerial dispersion of the pathogen spores. Moreover, the prevalence of fungal species belonging to the complexes Fusarium fujikuroi and Talaromyces purpureogenus within the fruit mycobiome have demonstrated the role of a pathogenic fungal set composed of Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii and Talaromyces amestolkiae in the disease expression. The in vitro study of interaction profiles between four of those species have evidenced the growth antagonism of T. stollii on the pathogenic Fusarium species. Significant variations of mycotoxin contents (fumonisins B1, B2 and beauvericin) were also measured during dual culture of pathogens. Finally, the analysis based on varietal comparison of the molecular signal promoting early defense responses show that susceptibility of ‘Queen Victoria’ cultivar is partly supported by a low constitutive expression of genes involved in the synthesis of PR proteins. The results suggest a fungal strategy based on the repression of defense signal transduction in pineapple during the first 72 hours of the host - pathogen interaction leading to the disease establishment.Les cultures d’ananas de la Réunion sont soumises à une forte pression parasitaire favorisée par le climat subtropical de l’île. La maladie de la tache noire est causée par un cortège de champignons filamenteux dont Fusarium ananatum est l’espèce la plus décrite à ce jour. Le développement de taches noires dans les fruits matures constitue une problématique majeure de par son impact sur la qualité de l’ananas ‘Queen Victoria’ présentant une forte sensibilité à cette pathologie. La gestion des épisodes épidémiques repose actuellement sur des méthodes associant des pratiques culturales adaptées et l’utilisation de fongicides. Toutefois, ces stratégies s’avèrent infructueuses pour des conditions climatiques fortement favorables au développement et à la dispersion des agents pathogènes. L’accumulation de mycotoxines au sein des tissus infectés représente également une préoccupation d’envergure dans la préservation de la sécurité sanitaire des productions d’ananas. Dans l’objectif de développer de nouveaux leviers de résistance plus durables, des recherches visant à caractériser les déterminants de la sensibilité de l’ananas ‘Queen Victoria’ ont été menées sur chaque composante du pathosystème. Une approche épidémiologique a permis d’établir que l’occurrence de la tache noire est positivement corrélée à une contamination résultant d’une dispersion aérienne des spores d’espèces pathogènes. De plus, la prédominance d’espèces fongiques appartenant aux complexes Fusarium fujikuroi et Talaromyces purpureogenus au sein du mycobiome du fruit a démontré l’implication d’un cortège pathogène constitué de Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii et Talaromyces amestolkiae dans l’expression de cette pathologie. L’étude in vitro des profils d’interaction entre quatre de ces espèces a mis en évidence le pouvoir antagoniste de T. stollii sur la croissance des espèces pathogènes de Fusarium. D’importantes variations dans les concentrations en mycotoxines (fumonisines B1, B2 et beauvericine) ont également été mesurées au cours de confrontations entre les pathogènes. Enfin, l’analyse par comparaison variétale des voies de signalisation moléculaire conditionnant les réponses de défense précoces montre que la sensibilité du cultivar ‘Queen Victoria’ est en partie imputable à une faible expression constitutive des gènes impliqués dans la synthèse de protéines PR. Les résultats obtenus suggèrent la mise en œuvre d’une stratégie fongique basée sur la répression des signaux de défenses transduits chez l’ananas au cours des 72 premières heures de l’interaction hôte – pathogène menant à l’établissement de la maladie

Tache noire de l'ananas : déterminisme du processus infectieux par approches moléculaire et biochimique

In Reunion Island, pineapple crops are exposed to high parasitic pressure promoted by the subtropical climate of the island. The Fruitlet Core Rot (FCR) disease is caused by a set of fungal pathogenic species in which Fusarium ananatum has been the most described so far. The development of brown discoloration in mature fruits represents a major issue affecting notably the quality of the ‘Queen Victoria’ pineapple cultivar due to its high susceptibility to FCR. Until now, the management of epidemics lies on the combination of suitable agricultural practices and the use of fungicide treatments. Nevertheless, these strategies are unsuccessful in the presence of climatic conditions that favor the development and dispersion of causalagents. Mycotoxins accumulation in the flesh of infected fruits is also of concern in the preservation of sanitary quality of fruit productions. In order to develop novel alternatives for sustainable sources of FCR resistance, my research work focused on the determinants of ‘Queen Victoria’ pineapple susceptibility. An epidemiological approach permitted to establish that Fruitlet Core Rot occurrence ispositively correlated to contamination patterns resulting from aerial dispersion of the pathogen spores. Moreover, the prevalence of fungal species belonging to the complexes Fusarium fujikuroi and Talaromyces purpureogenus within the fruit mycobiome have demonstrated the role of a pathogenic fungal set composed of Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii and Talaromyces amestolkiae in the disease expression. The in vitro study of interaction profiles between four of those species have evidenced the growth antagonism of T. stollii on the pathogenic Fusarium species. Significant variations of mycotoxin contents (fumonisins B1, B2 and beauvericin) were also measured during dual culture of pathogens. Finally, the analysis based on varietal comparison of the molecular signal promoting early defense responses show that susceptibility of ‘Queen Victoria’ cultivar is partly supported by a low constitutive expression of genes involved in the synthesis of PR proteins. The results suggest a fungal strategy based on the repression of defense signal transduction in pineapple during the first 72 hours of the host - pathogen interaction leading to the disease establishment.Les cultures d’ananas de la Réunion sont soumises à une forte pression parasitaire favorisée par le climat subtropical de l’île. La maladie de la tache noire est causée par un cortège de champignons filamenteux dont Fusarium ananatum est l’espèce la plus décrite à ce jour. Le développement de taches noires dans les fruits matures constitue une problématique majeure de par son impact sur la qualité de l’ananas ‘Queen Victoria’ présentant une forte sensibilité à cette pathologie. La gestion des épisodes épidémiques repose actuellement sur des méthodes associant des pratiques culturales adaptées et l’utilisation de fongicides. Toutefois, ces stratégies s’avèrent infructueuses pour des conditions climatiques fortement favorables au développement et à la dispersion des agents pathogènes. L’accumulation de mycotoxines au sein des tissus infectés représente également une préoccupation d’envergure dans la préservation de la sécurité sanitaire des productions d’ananas. Dans l’objectif de développer de nouveaux leviers de résistance plus durables, des recherches visant à caractériser les déterminants de la sensibilité de l’ananas ‘Queen Victoria’ ont été menées sur chaque composante du pathosystème. Une approche épidémiologique a permis d’établir que l’occurrence de la tache noire est positivement corrélée à une contamination résultant d’une dispersion aérienne des spores d’espèces pathogènes. De plus, la prédominance d’espèces fongiques appartenant aux complexes Fusarium fujikuroi et Talaromyces purpureogenus au sein du mycobiome du fruit a démontré l’implication d’un cortège pathogène constitué de Fusarium proliferatum, Fusarium ananatum, Fusarium oxysporum, Fusarium sacchari, Talaromyces stollii et Talaromyces amestolkiae dans l’expression de cette pathologie. L’étude in vitro des profils d’interaction entre quatre de ces espèces a mis en évidence le pouvoir antagoniste de T. stollii sur la croissance des espèces pathogènes de Fusarium. D’importantes variations dans les concentrations en mycotoxines (fumonisines B1, B2 et beauvericine) ont également été mesurées au cours de confrontations entre les pathogènes. Enfin, l’analyse par comparaison variétale des voies de signalisation moléculaire conditionnant les réponses de défense précoces montre que la sensibilité du cultivar ‘Queen Victoria’ est en partie imputable à une faible expression constitutive des gènes impliqués dans la synthèse de protéines PR. Les résultats obtenus suggèrent la mise en œuvre d’une stratégie fongique basée sur la répression des signaux de défenses transduits chez l’ananas au cours des 72 premières heures de l’interaction hôte – pathogène menant à l’établissement de la maladie

Dual dissection of fungi effectors and plant susceptibility factors reveals new candidate genes involved in the wheat/Fusarium graminearum interaction

International audienc

Molecular determinism of wheat susceptibility to FHB: How early events control the fate of infection?

Molecular determinism of wheat susceptibility to FHB: How early events control the fate of infection?. 11. Effectome meetin

Time-resolved dissection of the molecular crosstalk driving Fusarium head blight in wheat provides new insights into host susceptibility determinism

Fungal plant diseases are controlled by a complex molecular dialogue that involves pathogen effectors able to manipulate plant susceptibility factors at the earliest stages of the interaction. By probing the wheat-Fusarium graminearum pathosystem, we profiled the coregulations of the fungal and plant proteins shaping the molecular responses of a 96-hr-long infection's dynamics. Although no symptoms were yet detectable, fungal biomass swiftly increased along with an extremely diverse set of secreted proteins and candidate effectors supposed to target key plant organelles. Some showed to be early accumulated during the interaction or already present in spores, otherwise stored in germinating spores and detectable in an in vitro F. graminearum exudate. Wheat responses were swiftly set up and were evidenced before any visible symptom. Significant wheat protein abundance changes co-occurred along with the accumulation of putative secreted fungal proteins and predicted effectors. Regulated wheat proteins were closely connected to basal cellular processes occurring during spikelet ontogeny, and particular coregulation patterns were evidenced between chloroplast proteins and fungal proteins harbouring a predicted chloroplast transit peptide. The described plant and fungal coordinated responses provide a resourceful set of data and expand our understanding of the wheat-F. graminearum interaction

Dual dissection of the molecular dialogue driving the bread wheat - Fusarium graminearum interaction reveals the co-regulation of candidate susceptibility factors and fungal effectors

Meeting abstractMolecular Plant-Microbe Interactions, 32(10): 203ISSN: 0894-0282eISSN: 1943-7706Fungal plant diseases are controlled by a complex molecular dialogue that involves pathogen effectors able to manipulate plant susceptibility factors at the earliest stages of the interaction. By probing the wheat-Fusarium graminearum pathosystem, we profiled the co-regulations of the fungal and plant proteins shaping the molecular responses of a 96 hour-long infection's dynamics. While no symptoms were yet detectable, fungal biomass swiftly increased along with an extremely diverse set of secreted proteins and candidate effectors supposed to target key plant organelles. Some showed to be early accumulated during the interaction or already present in spores, otherwise stored in germinating spores and detectable in an in vitro F. graminearum exudate. Wheat responses were swiftly set up and were evidenced before any visible symptom. Significant wheat protein abundance changes co-occurred along with the accumulation of putative secreted fungal proteins and predicted effectors. Regulated wheat proteins were closely connected to basal cellular processes occurring during spikelet ontogeny and particular co-regulation patterns were evidenced between chloroplast proteins and fungal proteins harboring a predicted chloroplast transit peptide. The plant and fungal coordinated responses provide a resourceful set of data and expand our understanding of the wheat-F. graminearum interaction

Comparative genomics of two Fusarium graminearum strains of contrasting aggressiveness in bread wheat

By targeting host cellular processes, fungal effectors promote growth and spreading of pathogenic fungi in plant tissues. During the wheat/Fusarium graminearum (Fg) interaction causing the Fusarium head blight (FHB) disease, the nature and the function of these fungal molecular components which control plant susceptibility factors, remain largely unknown. Two Fg strains (Fg1 and Fu10008) contrasting for their aggressiveness in field trials were sequenced using Sequel technology. Fg1 and Fu10008 displayed 11,171 CDS (37,2Mb) and 10,629 CDS (36,1Mb), respectively. The comparative analysis of the predicted proteomes revealed 1,320 specific proteins in Fg1 and 693 in Fu10008, comprising 205 and 81 candidate putative effectors, respectively. A thorough pathotyping of the two Fg strains on three wheat genotypes of different susceptibility to FHB was assessed to test their mycotoxin production and their infection dynamics, including symptoms development and fungal biomass progress in point-inoculated spikelets (PI) and in the uninoculated peripheral ones (Up or Dn). Fg1 strain induced systematically the most severe symptoms in the PI, Up and Dn parts of each wheat genotypes. Whatever the infected genotype, Fg1 initiated symptom development 24 h earlier than Fu10008. Spreading of both strains in Up and Dn spikelets appeared preferentially towards the top of the spike as early as 5 days post-inoculation, displaying symptoms very close to those of the PI parts suggesting that they are related to fungal migration in healthy plant tissues. qRT-PCR and mycotoxin analyzes (DON and ZEA) of the different spike zones are currently performed to refine the early stages of the infection process of both strains. This will allow for connecting these Fg data to recent work investigating the wheat susceptibility factors (Chetouhi et al., 2016) and will contribute to shape an integrated picture of the molecular events piloting FHB

Pineapple Mycobiome Related to Fruitlet Core Rot Occurrence and the Influence of Fungal Species Dispersion Patterns

Fruitlet Core Rot (FCR) is a fungal disease that negatively impacts the quality of pineapple, in particular the ‘Queen Victoria’ cultivar. The main FCR causal agent has been identified as Fusariumananatum. This study focused on the correlation between FCR disease occurrence, fungal diversity, and environmental factors. FCR incidence and fungal species repartition patterns were spatially contextualized with specific surrounding parameters of the experimental plots. The mycobiome composition of healthy and diseased fruitlets was compared in order to search for potential fungal markers. A total of 240 pineapple fruits were sampled, and 344 fungal isolates were identified as belonging to 49 species among 17 genera. FCR symptom distribution revealed a significant gradient that correlated to that of the most abundant fungal species. The association of wind direction and the position of proximal cultivated crops sharing pathogens constituted an elevated risk of FCR incidence. Five highly represented species were assayed by Koch’s postulates, and their pathogenicity was confirmed. These novel pathogens belonging to Fusariumfujikuroi and Talaromycespurpureogenus species complexes were identified, unravelling the complexity of the FCR pathosystem and the difficulty of apprehending the pathogenesis over the last several decades. This study revealed that FCR is an airborne disease characterized by a multi-partite pathosystem