Pars, France
August 25, 2011
Le séquençage et l’analyse du génome des champignons responsables de la pourriture grise de la vigne et de la pourriture blanche du colza viennent d’être achevés par un consortium de chercheurs internationaux dirigé par l’INRA et associant le CEA-Genoscope, le CNRS, le CIRAD et les universités de Provence, de la Méditerranée et de Lyon. Ces recherches contribuent à expliquer la capacité de ces champignons à infecter de nombreuses plantes. A terme, l’étude de ces génomes permettra de mettre au point de nouvelles méthodes de lutte intégrée contre ces deux pathogènes majeurs. L’ensemble de ces résultats est publié dans l’édition en ligne de la revue Plos Genetics du 18 août 2011.
Pourriture grise et pourriture blanche sont deux maladies qui touchent des plantes d’intérêt agronomique (tournesol, oignon, vigne, tomate, colza…) aussi bien lors de leur culture qu’après récolte. Elles sont provoquées par des champignons microscopiques, respectivement Sclerotinia sclerotiorum et Botrytis cinerea. Ces deux espèces très proches ont la particularité de tuer rapidement les cellules végétales lors de l’infection, facilitant la colonisation des tissus morts ; on parle alors de pathogènes nécrotrophes.
En France comme à l’échelle mondiale, pourriture grise et pourriture blanche engendrent des pertes économiques considérables et génèrent des coûts importants de production liés à l’application de traitements fongicides. Par ailleurs, de nouvelles réglementations imposent de trouver des alternatives à la lutte chimique. Dans ce contexte, une meilleure compréhension des mécanismes d’infection des plantes par ces champignons est essentielle.
Pour comparer S. sclerotiorum et B. cinerea et mieux comprendre les mécanismes de leur pathogénicité, le séquençage de leurs génomes, qui présentent de grandes similitudes, a été réalisé par le Genoscope (CEA, France) et le Broad Institute (USA) avec l’aide d’un consortium de laboratoires internationaux piloté par l’INRA. L’analyse de leurs gènes montre qu’ils possèdent un arsenal impressionnant d’enzymes leur permettant de dégrader facilement la pectine dont ils se nourrissent. Cette caractéristique est à mettre en relation avec le fait qu’ils se développent essentiellement sur les parties aériennes et les fruits des plantes riches en pectine (colza, vigne, fraise). La plupart des gènes associés à l’infection sont similaires entre ces deux espèces, y compris ceux impliqués dans la dégradation des parois végétales.
Il existe néanmoins des singularités importantes. Les gènes du métabolisme secondaire, c’est-à-dire impliqués dans la production de molécules bioactives (toxines, signaux, antibiotiques), sont deux fois plus nombreux chez B. cinerea que chez S. sclerotiorum. Cette diversité pourrait conduire à des mécanismes infectieux différents (toxines nécrosantes chez Botrytis). Les deux espèces diffèrent également dans leur mode de reproduction sexuée, S. sclerotorium étant auto-fertile (homothalisme) tandis que B. cinerea exige un partenaire sexuel de type opposé (hétérothalisme). Ceci s’explique par des différences majeures observées dans la séquence et l’organisation des gènes impliqués dans ce processus. En pratique, ces différences de reproduction ont un impact important sur l’épidémiologie et les méthodes de contrôle susceptibles d’être développées à l’encontre de ces deux champignons.
L’analyse de ces génomes apporte des informations importantes sur la manière dont S. sclerotorium et B. cinerea ont évolué. Plus encore, elle jette les bases d’analyses fonctionnelles susceptibles d’expliquer le caractère nécrotrophe de ces champignons et les particularités de leur reproduction, ces deux facteurs contribuant à leur caractère infectieux. A l’avenir, l’étude approfondie des mécanismes moléculaires intervenant dans le caractère nécrotrophe de ces champignons devrait permettre de développer de nouvelles méthodes de lutte intégrées pour une gestion durable de ces maladies.
Référence
Genomic Analysis of the Necrotrophic Fungal Pathogens Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea.
Plos Genetics, 18 août 2011. doi:10.1371/journal.pgen.1002230
http://www.plosgenetics.org/doi/pgen.1002230
Deciphering fungal genomes of white and gray mold rot
Sequencing and analysis of genomes of fungi responsible for gray mold rot on grapevines and white rot on colza has just been completed by a consortium of international researchers directed by INRA in association with CEA-Genoscope, CNRS, CIRAD and the universities of Marseille-Aix-en-Provence and Lyon. This research increases understanding of the ability of these fungi to infect numerous plants. Study of the genomes will eventually lead to new methods in an integrated battle against the two major pathogens. All results have been published in the online edition of Plos Genetics of 18 August 2011.
White and gray mold rot are two diseases that affect agricultural plants (sunflower, onion, grapevine, tomato, colza, etc.) both during cultivation and after harvesting. They are caused by microscopic fungi, respectively Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea. The two very closely related species quickly kill plant cells during infection, facilitating colonization of dead tissues; they are known as necrotrophic pathogens.
Both in France and around the world, white and gray mold rot has resulted in considerable economic losses and significant production costs related to the application of fungicidal treatments. New regulations also require finding alternatives to the use of chemicals. In this context, improved understanding of the strategies these fungi use to infect plants is essential.
To compare S. sclerotiorum and B. cinerea and better understand the strategies used in pathogenesis, sequencing of their genomes, which are highly similar, was completed by Genoscope (CEA, France) and the Broad Institute (USA) with the help of a consortium of international laboratories led by INRA. Analysis of their genes shows that they have an impressive arsenal of enzymes with which they can easily decompose the pectin on which they live. This characteristic is related to the fact that they develop essentially on the aerial parts and fruit of plants that are rich in pectin (colza, grapevine, strawberry). Most genes associated with the infection are similar in the two species, including those involved in plant cell wall degradation.
There are also significant differences. There are twice as many secondary metabolism genes, i.e., those involved in the production of bioactive molecules (toxins, signaling components and antibiotics), in B. cinerea as there are in S. sclerotiorum. This diversity may lead to various infectious mechanisms (necrosis-inducing toxins in Botrytis). The two species also differ in their mode of sexual reproduction, S. sclerotiorum is self-fertile (homothallism) while B. cinerea requires a sexual partner of the opposite type (heterothallism). This is explained by some major differences observed in the sequence and organization of genes involved in this process. In practice, these differences in reproduction have an important impact on epidemiology and the methods that may be developed to control these two fungi.
Analysis of the genomes provides valuable information about how S. sclerotiorum and B. cinerea evolved. They also lay the foundations for functional analyses that may explain the necrotrophic nature of the fungi and their distinctive reproductive characteristics, both of which contribute to their ability to infect plants. In the future, further study of the molecular mechanisms involved in the necrotrophic nature of the fungi should lead to the development of new, integrated methods for sustainable management of the diseases.
Amselem J, Cuomo CA, van Kan JAL, Viaud M, Benito EP, et al. (2011)
Genomic Analysis of the Necrotrophic Fungal Pathogens Sclerotinia sclerotiorum and Botrytis cinerea.
PLoS Genet 7(8): e1002230. doi:10.1371/journal.pgen.1002230, http://www.plosgenetics.org/doi/pgen.1002230
Topics
Species
