Annotation et analyse de l'expression différentielle de gènes candidats impliqués dans la résistance des vanilliers au Fusarium oxysporum

Morin Manon. 2021. Annotation et analyse de l'expression différentielle de gènes candidats impliqués dans la résistance des vanilliers au Fusarium oxysporum. Saint-Denis : Université de la Réunion, 113 p. Mémoire de master 2 : Biodiversité, écologie, évolution. Biodiversité et écosystèmes tropicaux terrestres : Université de la Réunion

Encadrement : Charron, Carine ; Favre, Félicien

Résumé : Le vanillier est une orchidée mondialement sollicitée pour les qualités aromatiques de ses fruits utilisés en agro-alimentaire et en parfumerie. La production de gousses est impactée négativement par la présence de divers pathogènes (virus, champignons, cochenilles…) dans les vanilleraies. Parmi ces pathogènes, on retrouve le Fusarium oxysporum f. sp. radicis-vanillae (Forv), un champignon tellurique qui provoque la pourriture des tiges et des racines des vanilliers cultivés de l'espèce Vanilla planifolia. Dans l'objectif de mieux comprendre les mécanismes de résistance mis en place suite à l'infection, des expérimentations de transcriptomique couplées à des analyses bio-informatiques ont été initiées afin d'identifier de potentiels gènes impliqués dans la résistance à la fusariose. Dans un premier temps, une annotation fine à grande échelle de gènes potentiellement impliqués dans la résistance que constituent les LRRs (Leucine Rich Repeat) a été effectuée à partir de la séquence de 3Gb du génome complet assemblé en 28 chromosomes (14 chromosomes par version haplotypique) du cultivar CR0040 de V. planifolia. Cette annotation a permis d'identifier 381 LRRs dont 15 NLRs, 49 RLPs et 317 RLKs répartis de façon homogène dans le génome et avec une bonne synténie entre les deux haplotypes. Le faible nombre de LRRs détecté correspond à celui retrouvé dans les génomes complets d'autres orchidées, dont la variété Daphna de V. planifolia. Deux régions génomiques aux extrémités des chromosomes 4 et 6 correspondent à des clusters de LRRs (NLRs et RLPS). Dans un second temps, l'expression différentielle de 5 gènes dont 4 participants à la voie des phénylpropanoïdes a été effectuée à partir des extractions ARN d'une accession sensible (CR0040) et d'une accession résistante (CR0020) de V. planifolia. Ces expérimentations ont permis de montrer que 3 gènes (Vp4HBS, 4CL et CAD) ont des expressions différentielles contrastées entre l'accession sensible et l'accession résistante. Les résultats nous laissent penser que les gènes potentiellement impliqués dans la résistance à Forv sont de type NLR ou de type RLP. De plus, les gènes de la voie des phénylpropanoïdes semblent être de bons candidats pour les mécanismes de résistance.

Résumé (autre langue) : The vanilla plant is an orchid that is sought worldwide for the aromatic qualities of its fruits, which are used in the food and perfume industries. The production of pods is negatively impacted by the presence of various pathogens (viruses, fungi, mealy bugs, etc.) in vanilla plantations. One of these pathogens is Fusarium oxysporum f. sp. radicis-vanillae (Forv), a telluric fungus that causes stem and root rot in cultivated vanilla plants of the species Vanilla planifolia. In order to better understand the resistance mechanisms set up following infection, transcriptomic experiments coupled with bioinformatics analyses were initiated to identify potential genes involved in resistance to Fusarium. Firstly, a large-scale fine annotation of genes potentially involved in resistance constituted by LRRs (Leucine Rich Repeat) was carried out from the 3Gb sequence of the complete genome assembled in 28 chromosomes (14 chromosomes per haplotype version) of the V. planifolia cultivar CR0040. This annotation identified 381 LRRs including 15 NLRs, 49 RLPs and 317 RLKs distributed homogeneously in the genome and with good synteny between the two haplotypes. The low number of LRRs detected corresponds to that found in the complete genomes of other orchids, including the Daphna variety of V. planifolia. Two genomic regions at the ends of chromosomes 4 and 6 correspond to clusters of LRRs (NLRs and RLPs). In a second step, the differential expression of 5 genes, including 4 participating in the phenylpropanoid pathway, was carried out from RNA extractions of a susceptible (CR0040) and a resistant (CR0020) V. planifolia accession. These experiments showed that 3 genes (Vp4HBS, 4CL and CAD) have contrasting differential expressions between the susceptible and resistant accession. The results suggest that the genes potentially involved in resistance to Forv are of the NLR or RLP type. In addition, genes in the phenylpropanoid pathway appear to be good candidates for resistance mechanisms.

Mots-clés libres : Vanilla, Fusarium oxysporum, Lrr, QRT-PCR, Resistance

Auteurs et affiliations

• Morin Manon, Université de la Réunion (REU)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/599157/)

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