Characterization of a resistance locus to coffee leaf rust (Hemileia vastratrix) in coffee trees: genomic organization, diversity and development of tools for functional gene validation

Ribas Alessandra. 2011. Characterization of a resistance locus to coffee leaf rust (Hemileia vastratrix) in coffee trees: genomic organization, diversity and development of tools for functional gene validation. Montpellier : UM2, 227 p. Thèse de doctorat : Biologie intégrative des plantes : Université Montpellier 2

Titre français : Charactérisation d¿un locus de résistance à la rouille orangée (Hemileia vastatrix) chez le caféier (Coffea arabica): organisation génomique, diversité et développement des outils pour la validation fonctionnelle

Encadrement : Etienne, Hervé

Résumé : La rouille orangée du caféier causée par le champignon biotrophe Hemileia vastatrix (Berk & Br.) est la maladie la plus dévastatrice du caféier (Coffea arabica L.). La résistance à la rouille dans l'espèce allotétraploïde C. arabica semble jusqu'à présent conditionnée principalement par 9 facteurs de résistance majeurs (SH1-SH9), seuls ou en combinaison. Les variétés d'Arabica contenant le facteur de résistance SH3 introgressé d'une espèce de caféier sauvage (C. liberica) ont démontré une résistance durable au champ. L'objectif principal de ce travail était d'étudier l'organisation génomique, l'évolution et la diversité du locus SH3 chez le caféier et parallèlement de développer des outils permettant la validation fonctionnelle des gènes candidats pour la résistance à la rouille. Comme Une carte physique couvrant la région SH3 a tout d'abord été construite chez C. arabica et la position du locus de résistance a été délimitée dans un intervalle de 550 kb. La région a été séquencée chez trois génomes de caféier, Ea et Ca sous-génomes de C. arabica et Cc génome de C. canephora. L'analyse des séquences a révélé la présence d'un nombre variable de membres de la sous-classe CC-NBS-LRR ; ces gènes semblant être exclusivement présents à ce locus chez C. arabica. L'analyse génomique comparative indique que i) l'origine de la plupart des copies SH3-CNL est antérieure à la divergence entre les espèces de Coffea, ii) la copie ancestrale SH3-CNL a été insérée dans le locus SH3 après la divergence entre les Solanales et Rubiales. En outre, les mécanismes de duplication, délétion, conversion génique et de sélection positive semblent être les principales forces qui déterminent l'évolution des membres de la famille SH3-CNL. Différentes approches ont été entreprises pour le clonage des gènes candidats de résistance à la rouille. En parallèle, un protocole très efficace de transformation par Agrobacterium tumefaciens a été développé chez le caféier. Des plantes transgéniques contenant l'un des gènes R candidats ont été produites et acclimatées. Le bio-essai pour évaluer la résistance à H. vastatrix a été mis au point. La mise en place de protocoles efficaces pour le clonage des gènes de résistance et la transformation génétique ouvre la voie à la génomique fonctionnelle en routine chez le caféier. L'amélioration des connaissances sur la diversité des gènes de résistance à la rouille permettra l'optimisation des schémas de sélection pour la résistance durable à cette maladie majeure du caféier.

Mots-clés Agrovoc : Hemileia vastatrix, résistance génétique, résistance aux maladies, Coffea arabica, Coffea liberica, Coffea canephora, Coffea eugenioides, Coffea, phylogénie, évolution, gène, carte génétique, plante transgénique, Agrobacterium tumefaciens

Mots-clés complémentaires : Coffea pseudozanguebariae

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

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2005-2013) - Intensification écologique

Auteurs et affiliations

• Ribas Alessandra, CIRAD-BIOS-UMR RPB (FRA)

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/563990/)

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