Diaporama Christophe Clément
publicité
COLLOQUE COLLOQUE BIOCONTROLE BIOCONTROLE >> 8 8 FEVRIER FEVRIER 2016 2016 >> NANCY NANCY Stratégies alternatives de protection de la vigne contre les maladies fongiques Pr Christophe CLÉMENT Université de Reims Champagne Ardenne Unité de Recherche Vignes et Vins de Champagne SFR Condorcet – FR CNRS 3417 BP 1039, 51687 Reims Cedex 02 [email protected] COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Pesticides : un vrai problème France ▪ 100 000 tonnes de produits phytosanitaires ▪ 1er pays consommateur en Europe Santé des Agriculteurs ▪ maladies induites par l’utilisation des pesticides ▪ évolution des technologies de diffusion Exemple de la viticulture ▪ 2 à 3 % des surfaces cultivées en France ▪ 30 à 50 % des pesticides utilisés ▪ pesticides utilisés en viticulture : 50 % fongicides (35 % herbicides, 10 % insecticides, 5 % anti-limaces, raticides…) ▪ 15 à 25 traitements Qualité des eaux ▪ pesticides utilisés il y a 30 ans arrivent dans les nappes phréatiques ▪ qualité de l’eau du robinet ▪ inertie du système (30 ans) Directives nationales et européennes ▪ suppression de molécules à utilisation phytosanitaire ▪ décrets Septembre 2006 ▪ Grenelle de l’environnement (Ecophytovigne 2018) Technologies non acceptées ▪ organismes génétiquement modifiés non acceptés ▪ perte de la confiance en la science (sang contaminé, hormone de croissance, …) Suppression de certains traitements ▪ arsénite de soude interdit (Novembre 2001) maladies du bois de la vigne COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Stratégies alternatives de lutte contre les maladies des plantes Stimulation des défenses des plantes SDP Pesticides Pathogène BIOCONTROLE : 2 approches complémentaires ▪ ELICITATION : utilisation de molécules stimulatrices des défenses ▪ LUTTE BIOLOGIQUE : utilisation de micro-organismes conférant à la plante un certain niveau de protection COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Réactions de défense des plantes contre les stress biotiques et abiotiques Personnels 50 personnes environ Permanents Victime Colza, blé, orge, tomate, vigne Arabidopsis ▪ Changement climatique • 22 Enseignants Chercheurs (5 PR, 16 MCU, 1 PRAG) • 1 IgR, 1 ETP IgE (3 personnes) • 4 Personnels Techniques Non permanents • 3 IgE sous contrat • 1 Secrétaire (fonds propres) Maladies • 6 post doctorants • 8 doctorants (+ 2 à venir) • 3 masters 2 Bad boys Héros Parasites fongiques Micro-organismes, éliciteurs COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Utilisation de micro-organismes : LUTTE BIOLOGIQUE Maladie - Pathogènes - Antibiotiques + Protection Micro-organismes bénéfiques Pénétration dans la plante et SDP BIOCONTRÔLE Sécrétion d’éliciteurs ELICITATION COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Burkholderia phytofirmans souche PsJN • isolée de racines d’oignon (Frommel et al. 1991 & 1993) • associée à de multiples plantes cultivées herbacées (Frommel et al. 1991 & 1993, Pillay et Nowak 1997, Nowak 1998, Sessistch et al. 2005, Salles et al. 2006) • stimulateur de croissance (PGPR) • protection contre certaines maladies COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Protection Contournement des défenses Colonisation des tissus Pénétration dans les tissus Colonisation de la surface racinaire Attraction des bactéries COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Nb bactéries par capillaire (X 105) Attraction de la bactérie 7 6 5 4 3 2 1 0 • Exsudats racinaires Les racines de vigne secrètent des métabolites dans le sol, notamment : • sucres (glucose, fructose, saccharose, …) • acides organiques (acide malique, …) • acides aminés (alanine, leucine, …) Glucose 0 Nb bactéries par capillaire (X 105) 1 10 100 Acide malique 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 10 100 Nb bactéries par capillaire (X 105) Alanine 14 10 Burkholderia phytofirmans strain PsJN est attirée par les exsudats racinaires Identification des métabolites en cours 6 2 0 0 1 10 Concentrations (mM) 100 COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Colonisation de la surface racinaire et pénétration dans la plante • Colonisation ▪ Multiplication 5 à 6 semaines ▪ Formation de biofilm Bactéries retrouvées dans tous les organes • Pénétration ▪ Secretion d’enzymes polygalacturonase • Diffusion ▪ Rejoint le xylème Gfp transforme d bacteria endoglucanase Propagation de la bactérie par les vaisseaux de xylème COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Biostimulation de la croissance Biomasse + Photosynthèse Poids (g) 2 - 1,5 O2 production CO2 fixation 0.30a 3.15a (nmol.min-1.cm-2) 1 Témoin PsJN BIOSTIMULANT contrôle bactérisées 0,5 control (26°C) bacterised (26°C) 0 biomasse parties tiges totale aériennes feuilles racines 0.65c (mol.m-2.s-1) 3.98c COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Mécanismes de protection Premiers éléments de compréhension Antibiose Bad boy Botrytis cinerea Héros B. phytofirmans st. PsJN Stimulation des défenses Victime Vitis vinifera cv. Chardonnay COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Mécanismes de protection Antibiose directe Nb bactéries par capillaire (X 105) 6 5 4 3 2 1 0 b * a Témoin attraction Botrytis cinerea Croissance de B. cinerea (cm²) 35 Botrytis cinerea B.c./B.p. PsJN 0H 30 B.c./B.p. PsJN 72H 25 Composés actifs 20 mort du mycelium 72 h sécrétion 15 10 Nature de ces composés ? 5 0 0 24 48 Temps (h) 72 96 COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY pH extra-cellulaire Contournement des défenses 1h 5,9 24h 5,6 5,3 PsJN 5 H2O2 rlu 4,7 14000 0 12000 60 120 180 240 300 360 Temps (min) 10000 P.s.pisi Mort cellulaire (DO 600 nm) 8000 témoin 6000 P. syringae pv. pisi 4000 B. phytofirmans PsJN 2000 E. coli 0,5 0,4 0,3 0 0 100 200 300 400 0,2 Temps (min) 0,1 P. syringae pv. pisi • alcalinisation du milieu (2 phases) • burst oxydatif (2 phases) • mort cellulaire B. phytofirmans • alcalinisation du milieu (1 phase) • pas de burst oxydatif • pas de mort cellulaire 0 0 5 10 15 20 Temps (min) 25 COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY activité chitinase Mécanismes de protection Stimulation des défenses mg product/min/g FW 8 7 * 6 control bacterized * 5 • protège la plante contre B. cinerea • effet éliciteur de la bactérie 4 3 2 * 1 0 racine tige feuille activité β 1,3 glucanase activity mg hydr. glucose/min/g FW 25 20 * control bacterized 15 + + + - + 10 5 Plants bactérisés * Témoins 0 racine tige * feuille COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY PR 6 : gène impliqué dans la régulation par l’acide jasmonique BIG 102 : gène impliqué dans la régulation par la voie de l’acide salycilique Inflorescences Facteur d’induction Facteur d’induction PR6 30 bactérisation racinaire 4 20 dans les inflorescences 3 2 10 1 0 0 boutures 0 1 2 3 4 5 0 6 1 2 3 4 5 6 => dans les inflorescences, régulation par la voie de l’acide jasmonique (ISR) % inflo nécrotiques 100 Racines Facteur d’induction témoin bactérisé témoin bacterisé 50 BIG 102 5 Facteur d’induction PR6 5 BIG 102 20 4 15 3 10 2 0 0 24 48 temps (hpi B. cinerea) 72 1 5 0 0 0 1 2 Temps (dpi) 3 4 0 1 2 3 Temps (dpi) => dans les racines, régulation par la voie de l’acide salycilique 4 5 6 COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Mécanismes de protection Stimulation des défenses Potentialisation bactérisé témoin 600 relative gene expression • VvSTS non-bacterisé bacterisé 500 COR gene SA pathway 400 300 JA pathway 200 100 PR proteins 0 24 h 48 h 72 h 2 wks VvCBF4 230 x1,9 435 VvPAL 8,8 x4,7 41,4 VvSTS 151 x3,1 461 VvLox 1,6 x4,8 7,6 VvGluc 3 x2,6 7,7 VvChit4C 13 x3,1 40 VvChit1B 4,7 x2,5 11,7 • effet potentialisateur de la bactérie pour l’induction des défenses COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Mécanismes de protection Stimulation des défenses • Production d’H2O2 H2O2 (µmoles.g-1 MF) non-bactérisé bactérisé 10 b 8 c b c b c H2O2: oxydant puissant b 4 composé toxique 2 b c 6 b a a a a a a a a a a 0 24 h 48 h 72 h temps d’exposition 1 sem 2 sem dans les plantes bactérisées : • l’accumulation d’H2O2 se fait plus rapidement et plus fortement durant les 3 premiers jours => potentialisation du burst oxydatif • la concentration d’H2O2 diminue après seulement 3 jours => potentialisation du processus de détoxification de l’H2O2 COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Développement de Botrytis Résistance induite par les bactéries autochtones 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Résistance foliaire Réactions de défense 12 Jours post-inoculation Control Traitement indice de maladies (%) Protection 20 Feuilles a 16 b 12 b bc 8 b c 0 12 24 36 48 Accumulation de resvératrol 100 d 4 témoin bactérisé 80 60 0 40 Au vignoble : 2 mois après application racinaire, les bactéries sont effectives pour contrôler B. cinerea au niveau foliaire et baies. 20 Contamination de baies à maturation 0 Contamination Naturelle Control traitement Baies Infectées (%) Application des bactéries au niveau du sol en mai 10 a 0 Baies 8 2 0 b b c 24 36 48 Expression du gène GST 6 4 12 c d b 100 80 60 40 20 0 potentialisation 0 3 hpi 6 9 COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Conclusions => Burkholderia phytofrimans souche PsJN • stimule la croissance de la vigne (PGPR) action sur la photosynthèse, potentiellement sur la synthèse d’auxine • protège la vigne contre Botrytis cinerea par 2 voies différentes ▶ antibiose directe ▶ potentialisation du système de défense • est capable d’activer des voies de défenses organe-dépendantes* => Biocontrôle possible au vignoble et au champ : il faut maintenant passer à la phase « D » de la « R&D » COLLOQUE COLLOQUEBIOCONTROLE BIOCONTROLE> >8 8FEVRIER FEVRIER2016 2016> >NANCY NANCY Remerciements => Tous les membres du laboratoire => Les organisateurs de la journée => VOUS pour votre attention !!!
