Etude des interactions riz-Magnaporthe grisea : caractérisation et clonage du gène de résistance Pi33

Berruyer Romain. 2003. Etude des interactions riz-Magnaporthe grisea : caractérisation et clonage du gène de résistance Pi33. Montpellier : ENSAM, 340 p. Thèse de doctorat : Biologie intégrative. Spécialité Ressources phytogénétiques et interactions biologiques : Ecole nationale supérieure agronomique de Montpellier

Encadrement : Nottéghem, Jean-Loup

Résumé : We identified the resistance gene corresponding to the avirulence gene ACE1 using pairs of isogenic strains of Magnaporthe grisea differing only by their ACE1 allele. This resistance gene was mapped on the short arm of rice chromosome 8 using progenies from the crosses IR64 (resistant) x Azucena (susceptible) and Azucena x Bala (resistant). We also detected this resistance gene in several rice varieties, including the differential isogenic line CIOILAC. Allelism tests permitted us to distinguish this gene from two other resistance genes (P ill and Pi- 29(t)) that are present on the short arm of the chromosome 8. Segregation analysis in F2 populations was in agreement with the existence of a single dominant gene, designated as Pi33. Finally, Pi33 was finely mapped between two molecular markers of the rice genetic map that are separated by a distance of 1.6 cM. Using this fine map, we physically mapped Pi33 using the ordered BAC library of the cultivar Nipponbare (susceptible). A two-step walk was necessary to achieve this map. We then used the markers found during this walk to physically map Pi33 in the IR64 (resistant) unordered BAC library. No resistance gene homologues (RGA) were found in the available sequence data in the area of Pi33. Moreover, no RGA were revealed in IR64 BAC clones by PCR amplification. A complementation test was performed in order to confirm the physical map and to demonstrate Pi33 cloning. Kassalath susceptible cultivar was transformed using 5 BAC clones of the IR64 library that span the area of Pi33. One of these clones seemed to confer resistance to ACE1 but this result needs confirmation. Finally, the markers generated during this work were used to study the polymorphism around Pi33 and the origin of this gene amongst the parents of the IR64 cultivar. Pi33 is probably an ancestral gene that appeared before rice domestication. In most of the resistant modem cultivars, Pi33 comes from the Taiwanese traditional cultivar TYC. Alternatively, in IR64, Pi33 comes from an accession of the wild species Oryza nivara.

Résumé (autre langue) : La résistance des plantes aux agents pathogènes suit souvent la théorie gène - pour - gène, où un gène de résistance dominant permet à la plante de détecter les souches de l'agent pathogène portant le gène d'avirulence correspondant, ce qui aboutit à la résistance. En l'absence du gène de résistance ou du gène d'avirulence, la maladie se développe. Contrairement aux autres gènes d'avirulence, le gène ACE1 de Magnaporthe grisea code pour une grosse protéine qui n'est pas sécrétée. En conséquence, il se peut que le gène de résistance correspondant révèle un mécanisme de résistance différent de ceux déjà connus. Au niveau appliqué, ce gène pourrait, combiné avec les gènes Pi1 et Pi2, permettre d'obtenir une résistance durable à la pyriculariose, qui est la plus importante des maladies fongiques du riz. Au cours de cette thèse, le gène de résistance correspondant à ACE1 a été cartographié sur le bras court du chromosome 8 du riz en utilisant des couples de souches isogéniques. Des tests d'allélisme ont montré que ce gène de résistance était différent de ceux déjà connus sur ce chromosome. Il a été nommé Pi33. Nous avons montré que l'allèle résistant de Pi33 est dominant, puis nous l'avons finement cartographié en utilisant une population de 889 lignées IR64 x Azucena et des marqueurs RFLP, AFLP et SSK Pi33 se trouve dans un espace de 1,6 cM entre les marqueurs R1813 et Y2643L. Cette cartographie fine a permis de réaliser une cartographie physique par marche chromosomique sur une banque BAC ordonnée de la variété Nipponbare (sensible). Nous avons ensuite utilisé les sondes produites au cours de cette marche pour réaliser une carte physique de la zone dans une banque non ordonnée de la variété IR64 (résistante). L'étude comparée des séquences des variétés Nipponbare et 93-11 dans la zone a mis en évidence des ruptures de la micro-synténie, mais aucun homologue à des gènes de résistance connus n'a été identifié. Enfin, les marqueurs générés au cours de ces travaux ont été utilisés pour étudier le polymorphisme autour de Pi33 et son origine parmi les parents d'IR64. Il ressort de ces travaux que Pi33 est probablement un gène ancien, antérieur à la domestication du riz. Chez le plupart des variétés améliorées actuelles, ce gène provient de TYC, une variété traditionnelle de Taiwan. Cependant, chez IR64, ce gène semble provenir d'une accession d'une espèce sauvage du riz: Oryza nivara.

Mots-clés Agrovoc : Magnaporthe grisea, agent pathogène, résistance aux maladies, maladie fongique, gène, carte génétique, phylogénie, Oryza

Mots-clés complémentaires : Oryza nivara, Pyriculariose

Classification Agris : H20 - Maladies des plantes
F30 - Génétique et amélioration des plantes

Auteurs et affiliations

• Berruyer Romain, CIRAD-CA-CALIM (FRA)

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/513520/)

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