Response of A. thaliana to Cauliflower mosaic virus under water deficit˸ high throughput phenotyping of plant growth, study of plant ecological strategies, viral traits and their relationships

Les plantes sont des organismes sessiles qui doivent répondre et s’adapter à de multiples contraintes abiotiques et biotiques. La production agricole et le fonctionnement des écosystèmes sont fréquemment contraints par des épisodes de sécheresse dont la fréquence et la durée devraient augmenter sous l'influence des changements climatiques. L’étude des interactions entre les plantes, leurs cortèges de pathogènes, de vecteurs et l'environnement abiotique sont encore trop peu intégrées aux problématiques de limitation en eau. Afin d’améliorer la compréhension des interactions entre les plantes et les virus en condition de déficit hydrique, nous avons évalué les effets du Cauliflower mosaic virus (CaMV) sur la croissance de nombreux génotypes d’A. thaliana cultivés dans un automate de phénotypage ainsi que l’effet du déficit hydrique sur les traits viraux du CaMV et sur leurs relations. Ce travail a permis i) de caractériser la croissance et la performance d’A. thaliana en réponse à l’infection par le CaMV en condition de déficit hydrique en exploitant la diversité naturelle ii) de mettre en relation des traits importants liés à la stratégie fonctionnelle des génotypes avec la tolérance aux stress iii) de montrer que le déficit hydrique peut modifier des traits importants liés au cycle de vie du CaMV comme la transmission ou l’accumulation intra-hôte iv) d’étudier les relations entre les traits viraux sur la diversité naturelle des génotypes d’A. thaliana en condition optimale d’irrigation ou de déficit hydrique. Cette étude a donc mis en évidence l’importance de comprendre l’impact de l’environnement sur la pathogénicité d’un virus et sur sa persistance au sein d’un écosystème. La multidisciplinarité des approches constitue la richesse de ce travail de thèse qui contribue à une meilleure caractérisation et compréhension de la réponse des plantes lors d’une infection virale et d’un déficit hydrique.Agricultural production and ecosystem functioning are frequently constrained by drought and the frequency and duration drought periods should increase under the influence of climate change. Water limitation has been insufficiently integrated into the study of the interactions between plants and their pathogens, vectors and the abiotic environment. In order to improve the understanding of interactions between plants and viruses under water deficit, we evaluated the effects of the Cauliflower mosaic virus (CaMV) on growth and performance of several A. thaliana genotypes grown in a phenotyping automaton as well as the effect of water deficit on CaMV viral traits and their relationship. This work allowed i) to characterize the response of growth and performance of A. thaliana to CaMV under water deficit by exploiting the natural diversity, ii) to relate important traits related to plant functional strategies with stress tolerance iii) to show that water deficit can modify important traits related to CaMV such as transmission or intra-host accumulation iv) to study the relationships between viral traits on the natural diversity of A. thaliana genotypes in optimal irrigation condition or water deficit. This study has therefore highlighted the importance of understanding the impact of the environment on virus pathogenicity and virus persistence within ecosystems. The multidisciplinary approach contributed to a better characterization and understanding of plant-virus interaction and water deficit

Plant-virus-vector interactions under water deficit. Relationships between epidemiological traits of the Cauliflower mosaic virus and Arabidopsis thaliana growth-related traits under artificial drought

National audienc

Effet d'un stress hydrique sur l'épidémiologie d'un virus non circulant, le Cauliflower mosaic virus et adaptation des plantes à la sècheresse

National audienceLa production agricole et le fonctionnement des écosystèmes sontfréquemment contraints par des épisodes de sécheresse dont la fréquence e tla durée devraient augmenter sous l'influence des changements climatiques. Les recherches en agronomie doivent permettre de proposer une évolution des pratiques agricoles et de gestion durable des écosystèmes dans un contexte de limitation des ressources en eau. Les interactions entre les plantes, leur scortèges de pathogènes, de symbiotes, de vecteurs et de l'environnement abiotique sont encore trop peu intégrés à ces recherches. A ce jour, 900 phytovirus ont été décrits, infectant environ 70% des plantes et générant des pertes majeures de productivité. Outre l'impact négatif des virus sur leurs plantes hôtes, un aspect inattendu mais convergent de ces virus, émerge d'après la littérature et des résultats préliminaires effectués à BGPI (par Manuella VanMunster). Dans certains cas, une infection virale pourrait être bénéfique, en améliorant la tolérance des plantes à des stress abiotiques comme un déficiten eau. Dans d'autres cas, la transmission virale serait plus importante en contexte de sécheresse. Ces résultats pourraient être en lien avec la granderéactivité des phytovirus à percevoir et réagir (en termes d'efficacité de transmission et de virulence) en réponse à un déficit hydrique du sol. Les buts du projet sont d'évaluer les paramètres épidémiologiques (efficacitéde transmission, charge virale, virulence) et éco physiologiques de plantes infectées en conditions de stress hydrique sévère et d'analyser les effets délétères ou bénéfiques du CaMV dans ces conditions. Deux questions seront abordées : l'infection virale améliore-t-elle la tolérance des plantes à un stress hydrique sévère ? Quelles sont les conséquences d'un déficit hydrique sévère sur l'épidémiologie virale

Natural variation of Arabidopsis thaliana responses to Cauliflower mosaic virus infection upon water deficit

International audiencePlant virus pathogenicity is expected to vary with changes in the abiotic environment that affect plant physiology. Conversely, viruses can alter the host plant response to additional stimuli from antagonism to mutualism depending on the virus, the host plant and the environment. Ecological theory, specifically the CSR framework of plant strategies developed by Grime and collaborators, states that plants cannot simultaneously optimize resistance to both water deficit and pathogens. Here, we investigated the vegetative and reproductive performance of 44 natural accessions of A. thaliana originating from the Iberian Peninsula upon simultaneous exposure to soil water deficit and viral infection by the Cauliflower mosaic virus (CaMV). Following the predictions of Grime's CSR theory, we tested the hypothesis that the ruderal character of a plant genotype is positively related to its tolerance to virus infection regardless of soil water availability. Our results showed that CaMV infection decreased plant vegetative performance and annihilated reproductive success of all accessions. In general, water deficit decreased plant performance, but, despite differences in behavior, ranking of accessions tolerance to CaMV was conserved under water deficit. Ruderality, quantified from leaf traits following a previously published procedure, varied significantly among accessions, and was positively correlated with tolerance to viral infection under both well-watered and water deficit conditions, although the latter to a lesser extent. Also, in accordance with the ruderal character of the accession and previous findings, our results suggest that accession tolerance to CaMV infection is positively correlated with early flowering. Finally, plant survival to CaMV infection increased under water deficit. The complex interactions between plant, virus and abiotic environment are discussed in terms of the variation in plant ecological strategies at the intraspecific level