Analyse du transcriptome de feuilles de peuplier infectées par Melampsora larici-populina, l’agent de la rouille foliaire

 

C. Rinaldi (1), A. Kohler (1), P. Frey (1), N. Ningre (2), D. Le Thiec (2), A. Couloux (3), P. Wincker (3), F. Martin (1), S. Duplessis (1)

 

(1) UMR 1136 IaM, Centre INRA de Nancy, 54280 Champenoux

(2) UMR 1137 EEF, Centre INRA de Nancy, 54280 Champenoux

(3) Génoscope, Centre National de Séquençage, BP 191, 91006 Evry Cedex

 

 

La rouille foliaire du peuplier causée par le basidiomycète Melampsora larici-populina, entraîne de fortes pertes de rendement dans les peupleraies européennes et à l’heure actuelle, il n’existe plus aucun cultivar de peuplier résistant à cette maladie. Afin d’étudier les mécanismes de défense mis en place chez le peuplier face à la rouille, nous avons choisi de procéder à une analyse d’expression génique par des approches globales (réseaux d’ADNc et banque soustraite par SSH). Le pathosystème défini pour l’hybride interaméricain, Populus trichocarpa x Populus deltoides ‘Beaupré’ nous permet de réaliser l’analyse comparative des interactions compatible et incompatible, induites respectivement par les isolats 93ID6 (pathotype 3-4) et 98AG31 (pathotype 3-4-7) de M. larici-populina. Le développement des deux isolats de M. larici-populina, ainsi que la production de monomères de lignines et d'espèces actives de l'oxygène aux sites d’infection ont par ailleurs été suivis dans les feuilles de ‘Beaupré’ par des approches histologiques. Nous avons pu observer une différence de croissance significative entre les deux isolats de M. larici-populina après 24 h post-inoculation (hpi) et une importante lignification des tissus est observée autour des sites d'infection lors de l'interaction incompatible après 48 hpi. La production d'espèces actives de l’oxygène n’a pas pu être mise en évidence dans l'une ou l'autre des interactions. A partir de réseaux d’ADNc portant près de 4600 ESTs de ‘Beaupré’, nous avons pu isoler un groupe de 435 ESTs (correspondant à 312 gènes uniques) dont l’expression est significativement régulée lors de l'interaction entre ‘Beaupré’ et M. larici-populina. Nous mettons en évidence la régulation de l’expression de nombreux gènes à 48 hpi, particulièrement lors de l’interaction incompatible. Ces gènes codent notamment des protéines PR (Pathogeneis-related ; PR1, PR2, PR5 et PR-10) et des enzymes des voies de biosynthèse des lignines (caffeoyl-CoA-O-methyl transferase, cinnamyl-CoA reductase). A partir d’un réseau d’ADNc portant 12000 ESTs de ‘Beaupré’, nous avons pu étendre  le catalogue des gènes stimulés à 48 hpi dans les deux types d’interaction. Les niveaux de régulation des gènes les plus fortement stimulés dans le cadre des deux types d’interaction ont été vérifiés par RT-PCR quantitative. De plus, la construction d'une banque d'ADNc enrichie en transcrits exprimés lors de l'interaction incompatible (SSH) nous a permis de confirmer les résultats obtenus par l’approche transcriptome, et d'identifier de nouveaux marqueurs spécifiques de l'interaction incompatible entre le peuplier et M. larici-populina. Plus particulièrement, nous mettons en évidence la forte accumulation de transcrits correspondant à une inositol-3-phosphate synthase lors de l’interaction incompatible. Le catalogue des gènes ainsi établi dans le cadre de l’analyse de la résistance qualitative à la rouille foliaire nous sert actuellement à mieux définir les bases moléculaires de la résistance quantitative dans le contexte de sélection de nouveaux cultivars de peuplier présentant une résistance générale aux rouilles.