Differential selection pressures exerted by host resistance quantitative trait loci on a pathogen population: a case study in an apple × Venturia inaequalis pathosystem

Understanding how pathogens evolve according to pressures exerted by their plant hosts is essential for the derivation of strategies aimed at the durable management of resistant cultivars. The spectrum of action of the resistance factors in the partially resistant cultivars is thought to be an important determinant of resistance durability. However, it has not yet been demonstrated whether the pressures exerted by quantitative resistance are different according to their spectrum of action.To investigate selection pressures exerted by apple genotypes harbouring various resistance quantitative trait loci (QTLs) on a mixed inoculum of the scab disease agent, Venturia inaequalis, we monitored V. inaequalis isolate proportions on diseased apple leaves of an F1 progeny using quantitative pyrosequencing technology and QTL mapping. Broad-spectrum resistances did not exert any differential selection pressures on the mixed inoculum, whereas narrow-spectrum resistances decreased the frequencies of some isolates in the mixture relative to the susceptible host genotypes. Our results suggest that the management of resistant cultivars should be different according to the spectrum of action of their resistance factors. The pyramiding of broad-spectrum factors or the use of a mixture of apple genotypes that carry narrow-spectrum resistance factors are two possible strategies for the minimization of resistance erosion

The threat of wild habitat to scab resistant apple cultivars

Evaluations of plant resistance to pathogens are rarely made using isolates from wild habitats, although the heterogeneity of such habitats may generate pathogen diversity which could be a source of new virulence in cultivated habitats. The aim of this study was to investigate whether scab resistance factors, identified and characterized in apples using isolates of Venturia inaequalis from a cultivated habitat, remained effective against isolates from a wild habitat. Three V. inaequalis core collections originating from the cultivated apple Malus × domestica and from two wild species, M. sieversii and M. sylvestris, were established to maximize pathogen diversity. For each core collection, 10 isolates were inoculated in mixtures onto 51 genotypes from an apple progeny segregating for two qualitative resistance genes and six quantitative resistance loci (QRL). On each apple genotype, isolates that contributed to the scab symptoms were identified within the mixture using microsatellite markers. The most frequently detected isolates were inoculated singly to compare their aggressiveness according to their host origin. The results showed that isolates from a wild habitat were able to infect the susceptible apple genotypes. However, these isolates were never more aggressive than isolates from the cultivated habitat on the resistance factors tested. It can therefore be concluded that the resistance factors used in this study, identified with V. inaequalis isolates from a cultivated habitat, remained effective against isolates from M. sylvestris and M. sieversii

Pression de sélection exercée par des génotypes de Malus x domestica partiellement résistants sur des populations de Venturia inaequalis provenant des compartiments sauvages et cultivés

Le déploiement de variétés résistantes portant des gènes majeurs peut avoir un impact fort sur la structuration des populations de pathogène. Chez le pommier, l’utilisation des variétés résistantes à la tavelure portant le gène majeur Vf a conduit à l’augmentation en fréquence de souches virulentes, probablement issues du compartiment sauvage, menant à la perte d’efficacité de ce gène. Les résistances partielles sont considérées plus durables. Cependant l’adaptation des pathogènes à ce type de résistance a été beaucoup moins étudiée. Dans cette étude, nous testons l’hypothèse (1) d’une adaptation différentielle des souches selon leur compartiment d’origine (2) d’une sélection des souches les plus agressives par les résistances partielles. Deux cultivars sensibles et 51 génotypes appartenant à une descendance F1 où ségrégent 8 facteurs de résistance (QTLs et gènes majeurs) ont été inoculés en conditions contrôlées par 3 core collections de V. inaequalis isolées de M. x domestica et d’espèces endémiques asiatique, M. sieversii et européenne, M. sylvestris. Chaque core collection est constituée de 10 souches inoculées en mélange. La sévérité de la maladie a été notée, l’identité des souches sporulantes a ensuite été définie à l’aide de marqueurs microsatellites. Enfin, les souches identifiées ont été inoculées seules sur certains génotypes F1 ainsi que sur les cultivars sensibles afin de comparer leur agressivité. Concernant le compartiment sauvage, 2 souches sont toujours présentes quelque soit le génotype testé suggérant que l’effet de compétition entre souches serait plus important que l’effet du génotype hôte. En revanche, les fréquences de détection des souches issues de M. x domestica varient selon le génotype. De plus, c’est dans ce compartiment que l’on détecte le plus de souches multivirulentes. Le lien entre résistances partielles et niveau d’agressivité sera présenté