Analyse de la diversité des champignons du genre Cylindrocladium Morgan : application à la caractérisation phénotypique, moléculaire et du pouvoir pathogène d'isolats de la rhizosphère du bananier

Risède Jean-Michel. 2002. Analyse de la diversité des champignons du genre Cylindrocladium Morgan : application à la caractérisation phénotypique, moléculaire et du pouvoir pathogène d'isolats de la rhizosphère du bananier. Montpellier : ENSAM, 222 p. Thèse de doctorat : Pathologie végétale : Ecole nationale supérieure agronomique de Montpellier

Titre anglais : Analysis of diversity within the fungal genus Cylindrocladium : application to the phenotypic, molecular and pathogenic characterization of isolates from the banana rhizosphere

Encadrement : Nottéghem, Jean-Loup

Résumé : Filamentous fungi of the genus Cylindrocladium are known since many years to be partly responsible for root necrotic lesions that induce root breakage and toppling disease in banana cropping systems. Until now the implicated taxa have never been typed probably because species are difficult to identify in this genus. Consequently a multiphasic diversity study aimed at characterizing these species and developing a molecular diagnostic tool of Cylindrocladium species was undertaken. Phenotypic and biological analysis of Cylindrocladium isolates from the banana rhizosphere yielded a structuration according to 5 morphotypes with different geographical distribution. Isolates from MTl , MT3, MT4 and MT5 morphotypes could not be clearly identified by their phenotypic traits because of their similarity with different complexes of morphologically similar species. MT2 isolates seemed to be conspecific with the species Cy. spathiphylli. Analysis of ribosomal DNA spacers polymorphism pointed out the conserved nature of ITS region in the genus Cylindrocladium whereas the IGS region displayed polymorphism that can easily be used for discrimination of species. CAPS on the amplified intergenic spacer represent a rapid and reliable molecular diagnostic tool of Cylindrocladium species that can easily be transferred in banana producing zones. It revealed that MT2 and MT5 isolates are respectively conspecific with the species Cy. spathiphylli and Cy. gracile while MT3 and MT4 are related to the species Cy. scoparium and Cy. floridanum sensu lato. Despite their atypical phenotype, MTl isolates were shown to be closely related to the species Cy. gracile. RAPD markers revealed that they only have 60% genetic similarity with this species. Taking into account their overall characteristics, they were further recognized as a related undescribed species called Cy. macrogracile. Pathogenicity evaluation of these 5 taxa towards banana yielded that Cy. spathiphylli and Cy. macrogracile as respectively highly and moderately aggressive on the variety Grande-Naine (AAA). The 3 other species showed weak to no pathogenicity. Inoculation of 6 different banana genotypes revealed significant differences in susceptibility, but no true differential interactions between isolates and banana genotypes. RAPD markers also indicated a low genetic variation within the species Cy. spathiphylli and Cy. macrogracile therefore suggesting their possible clonal propagation in banana cropping systems. Within Cy. spathiphylli a partition according to host separated isolates originating from bananas to those coming from heliconias. This partition was illustrated at different levels by rDNA spacers polymorphism, RAPD markers and pathogenicity on bananas. This study offers many challenging research perspectives among which the possibility to develop from the IGS region species-specific PCR primers that could further simplify identification of these fungi and favour the development of detection tests from plant or soil samples.

Résumé (autre langue) : Des champignons filamenteux du genre Cylindrocladium sont impliqués en bananeraies dans le déterminisme de lésions racinaires qui altèrent l'ancrage des plants et provoquent leur chute. Ils n'ont pourtant jamais fait l'objet d'un diagnostic précis, probablement du fait de la difficulté à discriminer les espèces chez ce genre. Une étude multicritère de diversité a donc été réalisée afin de caractériser les espèces impliquées chez le bananier, et d'en développer une méthode de diagnostic moléculaire qui soit rapide et fiable. L'analyse phénotypique et biologique a dégagé une structuration des isolats présents en bananeraies en 5 morphotypes. Leur distribution géographique est variable. Les isolats des morphotypes MT1, MT3 à M5 ont des caractéristiques les rapprochant de différents complexes d'espèces similaires sur le plan morphologique, mais ne permettant pas de les identifier clairement. Ceux du morphotype MT2 paraissent appartenir à l'espèce Cy. spathiphylli. L'analyse du polymorphisme des espaceurs de l'ADNr après amplification PCR révèle que la région ITS est très fortement conservée chez le genrelindrocladium et que la région IGS contient un polymorphisme compatible avec la discrimination des espèces. La caractérisation de l'IGS par CAPS constitue un solide outil de diagnostic moléculaire des espèces de Cylindrocladium, rapide et simple à mettre en oeuvre, facilement transférable en zones de production. Elle indique que les isolats MT2 et MT5 sont respectivement conspécifiques aux espèces Cy. spathiphylli et Cy. gracile, alors que les isolats MT3 et MT4 s'apparentent respectivement aux espèces Cy. scoparium et Cy. floridanum sensu lato. Les isolats MT1 apparaissent proches de l'espèce Cy. gracile malgré un phénotype atypique. Les marqueurs RAPD révèlent qu'ils n'ont que 60% de similarité génétique avec Cy. gracile, ce qui compte-tenu de l'ensemble de leurs caractéristiques a amené à les ériger en une espèce proche mais différente, dénommée Cy. macrogracile. L'évaluation du pouvoir pathogène sur bananier de ces 5 taxa fait apparaître que les espèces Cy. spathiphylli et Cy. macrogracile sont respectivement fortement et moyennement agressives sur la variété Grande-Naine (AAA). Les 3 autres espèces sont peu ou pas pathogènes. L'inoculation de 6 génotypes différents de bananiers révèle des différences marquées de sensibilité, mais pas de vraies interactions différentielles isolats * génotypes. Les marqueurs RAPD indiquent de plus une faible variabilité génétique au sein des espèces Cy. spathiphylli et Cy. macrogracile trouvées en bananeraies, ce qui suggère une propagation clonale. Chez Cy. spathiphylli, une partition selon l'hôte d'origine sépare les isolats "bananiers" d'autres collectés sur héliconias. Elle s'illustre à des degrés divers par le polymorphisme des espaceurs de l'ADNr, les marqueurs RAPD et le pouvoir pathogène sur bananier. Ces travaux déterminent plusieurs perspectives de recherches en particulier celle d'une définition rapide, à partir de l'IGS, d'amorces oligonucléotidiques espèces-spécifiques qui faciliteraient encore l'identification de ces champignons et permettraient le développement de tests de détection à partir d'échantillons végétaux ou de sol.

Mots-clés Agrovoc : Champignon, Cylindrocladium, distribution géographique, identification, agent pathogène, Musa (bananes), phénotype, marqueur génétique, RAPD, variation génétique, pouvoir pathogène

Classification Agris : H10 - Ravageurs des plantes
H20 - Maladies des plantes

Auteurs et affiliations

• Risède Jean-Michel, CIRAD-FLHOR-BPA (GLP) ORCID: 0000-0001-8401-0430

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/533586/)

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