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Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes - LIPM

Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes

Thèmes de recherche - Immunité quantitative chez les plantes

Les voies immunitaires dépendantes de RKS1

Nous avons récemment identifié chez Arabidopsis thaliana par clonage positionnel et Genome Wide Association (GWA) mapping, le gène RKS1 sous-tendant un QTL majeur contrôlant la résistance à la plupart des pathovars de Xcc identifiés à l’origine sur des crucifères cultivées. Ce gene code une  kinase atypiqsue. L’analyse fonctionnelle de ce gène (et de ses variants moléculaires)  et la caractèrisation des voies régulatrices contrôlant et contrôlées par RKS1, sont en cours d’étude. RKS1 (ainsi que d’autres gènes candidats) seront directement testés à haut debit et à travers une approche non-OGM, pouir leur valeur potentielle (allèles et orthologues) pour le contrôle des pathogènes dans les plantes d’intérêt agronomique (Brassica, tomate, piment) dans des programmes d’amélioration.

RSK1 dependent immunity pathways

Publications récentes représentatives :

ZRK atypical kinases: emerging signaling components of plant immunity. Roux F, Noël L, Rivas S, Roby D. New Phytol. 2014 Aug;203(3):713-6.

Huard-Chauveau C, Perchepied L, Debieu M, Rivas S, Kroj T, Kars I, Bergelson J, Roux F, Roby D. An atypical kinase under balancing selection confers broad-spectrum disease resistance in Arabidopsis. PLoS Genet. 2013;9(9):e1003766. doi: 10.1371/journal.pgen.1003766. Epub 2013 Sep 12. PubMed PMID: 24068949; PubMed Central PMCID: PMC3772041.

Contact : Dominique Roby

Bases génétiques et moléculaires de la résistance dans le pathosystème naturel A. thaliana–Xanthomonas

Xanthomonas est l’un des quelques pathogènes naturels d’A. thaliana, et il est fortement prévalent dans les populations naturelles d’A. thaliana. En collaboration avec Fabrice Roux (LIPM, Toulouse) et Joy Bergelson (University of Chicago), nous avons identifiédes souches de  Xanthomonas dans les populations naturelles d’Arabidopsis.  Maintenant notrec recherché vise à  (i) cartographier finement par GWA mapping les regions génomiques associées avec la  variation naturelle de la résistance quantitative à Xc, (ii) valider functionellement les gènes candidats, and (iii) élucider les  forces écologiques et évolutives qui contrôlent la diversité naturelle observée pour ces gènes QDR.

Publications récentes représentatives :

Debieu M, Huard-Chauveau C, Genissel A, Roux F, Roby D. Quantitative disease resistance to the bacterial pathogen Xanthomonas campestris involves an Arabidopsis immune receptor pair and a gene of unknown function. Mol Plant Pathol. 2016 May;17(4):510-20.

Le Roux C, Del Prete S, Boutet-Mercey S, Perreau F, Balagué C, Roby D, Fagard  M, Gaudin V. The hnRNP-Q protein LIF2 participates in the plant immune response.  PLoS One. 2014 Jun 10;9(6):e99343.

Contact : Dominique Roby

Caracterisation des mécanismes moléculaires sous-tendant l’immunité quantitative chez Arabidopsis au champignon  Sclerotinia sclerotiorum

Grâce à l’utilisation de populations mondiales d’Arabidopsis thaliana, nous avons mis en évidence une forte variation de l’immunité quantitative à S. sclerotiorum, ouvrant ainsi la voie à la caractérisation moléculaire des déterminants végétaux et fongiques  de cette interaction. Les objectifs de ce projet sont d’identifier quels gènes végétaux sont impliqués  dans l’immunité quantitative à S. sclerotiorum et de comprendre  comment ils contribuent à la résistance. Pour cela, nous développons notamment des approches de genome wide association mapping, de génétique.

Characterization of molecular mechanisms

Légende de la figure : A) Gamme des symptomes sur des feuilles d’Arabidopsis thaliana inoculées par S. sclerotiorum avec une illustration de l’  « image processing » utilisé pour quantifier la. B) Structure moléculaire de la protein fongique predate pour  faciliter la colonisation de l’hôte. C) Genome wide association mapping de gènes végataux contribuant à la QDR, avec une carte du monde indiqant l’origine des accessions de plantes utilisées

Publications récentes représentatives :

Le Roux C, Huet G, Jauneau A, Camborde L, Trémousaygue D, Kraut A, Zhou B, Levaillant M, Adachi H, Yoshioka H, Raffaele S, Berthomé R, Couté Y, Parker JE, Deslandes L. A receptor pair with an integrated decoy converts pathogen disabling of transcription factors to immunity. Cell. 2015 May 21;161(5):1074-88.

Roux F, Voisin D, Badet T, Balagué C, Barlet X, Huard-Chauveau C, Roby D, Raffaele S. Resistance to phytopathogens e tutti quanti: placing plant quantitative disease resistance on the map. Mol Plant Pathol. 2014 Jun;15(5):427-32.

Bozkurt TO, Richardson A, Dagdas YF, Mongrand S, Kamoun S, Raffaele S. The Plant Membrane-Associated REMORIN1.3 Accumulates in Discrete Perihaustorial Domains and Enhances Susceptibility to Phytophthora infestans. Plant Physiol. 2014 May 7;165(3):1005-1018.

 Contact : Sylvain Raffaele

Thigmoimmunité: contribution du signal mécanique à l’immunité quantitative contre Sclerotinia

Durant leur interaction avec les plantes, et avant pénétration tissulaire et and dégradation, les pathogènes fongiquesl dévelopent des charges importantes mécaniques susceptibles d’émettre des signaux mécaniques (MS) et d’initier la défense des plantes. Les charges mécaniques sont dues à la forte pression de turgescence créée par l’eau de la vacuole des appressoria les propriétés mécaniques de la paroi fongique. Ce stress mécanique est en general suffisant pour pénétrer dans les cellules végétales.  Le “mechanosensing” intervient au niveau de la cellule végétale et repose sur l’état mécanique de la cellule.

Des études récentes démontrent un lien entre mechanosensing et réponse immunitaire de la plante à B. cinerea chez Arabidopsis thaliana: les plantes soumises au  MS montrent une résistance accrue à l’infection fongique suggèrant un effet de priming provoqué par un  mechanosensing stérile. A l’avenir, nous essaierons de comprendre si le mechanosensing par contact fongique ou penetration per se, en plus de la perception des PAMP, conduit à une résistance accrue de la plante.

Liens:
http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2016.00422/full
Mechanoperception and thigmomorphogenesis at INRA
http://www6.ara.inra.fr/piaf_eng/About/Teams/MECA

Publications récentes représentatives :

Mbengue M, Navaud O, Peyraud R, Barascud M, Badet T, Vincent R, Barbacci A, Raffaele S. Emerging Trends in Molecular Interactions between Plants and the Broad Host Range Fungal Pathogens Botrytis cinerea and Sclerotinia sclerotiorum.  Front Plant Sci. 2016 Mar 31;7:422.

Barbacci A, Magnenet V, Lahaye M. Thermodynamical journey in plant biology. Front Plant Sci. 2015 Jun 30;6:481.

Contact : Adelin Barbacci

Adaptations fongiques à l’immunité quantitative végétale

Les champignons pathogènes constituen,t des menances importantes pour l’alimentation et l’environnement. Les pathogènjes fongiques généralistes comme S. sclerotiorum, qui infectent une large gamme d’espèces végétales dans la nature, sont parmi les plus dévastateurs au monde. La gamme d’hôtes qu’un pathogène peut infecter dans la nature est un determinant clé de l’émergence et de la propagation des maladies. Comment les pathogènes évoluent ils pour développer la capacité à infecter plusieurs hôtes, demeure une énigme. A travers ce pojet, nous posons les questions suivantes: Quels sont les mécanismes utilizes par Sclerotinia pour coloniser ses hôtes? Quels sont les processus évolutifs qui conduisent aux processus de virulence et d’imminité? Ce travail repose essentiellement sur des approaches de génomique comparative, de transcriptomique, de phylogenie, et de biologie des systémes.

Fungal adaptations to plant quantitative immunity

Légende de la figure : A) S. sclerotiorum colonisant une feuille  d’Arabidopsis en utilisant une souche  exprimant la protéine GFP. B) Un diagramme Circos illustrant la génomique comparative des espèces fongiques relatives à S. sclerotiorum. C) Arbre  phylogénétique des champignons de la famille des Sclerotiniaceae.

Publications récentes représentatives :

Dong S, Raffaele S, Kamoun S. The two-speed genomes of filamentous pathogens:  waltz with plants. Curr Opin Genet Dev. 2015 Dec;35:57-65. doi: 10.1016/j.gde.2015.09.001.

Badet T, Peyraud R, Raffaele S. Common protein sequence signatures associate with Sclerotinia borealis lifestyle and secretion in fungal pathogens of the Sclerotiniaceae. Front Plant Sci. 2015 Sep 24;6:776.

Guyon K, Balagué C, Roby D, Raffaele S. Secretome analysis reveals effector candidates associated with broad host range necrotrophy in the fungal plant pathogen Sclerotinia sclerotiorum. BMC Genomics. 2014 May 4;15:336.

Contact : Sylvain Raffaele

Collaborations

  • Bruno Grezes-Besset; Biogemma Mondonville
  • Fabrice Roux; LIPM Toulouse
  • Sébastien Mongrand; LBM Bordeaux
  • John P. Clarkson; University of Warwick (UK)
  • Richard P. Oliver, Mark Derbyshire, Matthew Denton-Giles; Curtin University (Aus)
  • Lone Buschwaldt; University of Saskatchewan (Can)
  • Jan van Kan, Michael Siedl; Wageningen University (NL)
  • Sophien Kamoun; The Sainsbury Laboratory Norwich (UK)
  • Jean-Charles Portais, Pierre Millard; LISBP Toulouse
  • Ludovic Cottret, Lucas Marmiesse; LIPM Toulouse

Financements

  • Contrat ANR-Investissement d’Avenir LabEx TULIP, 2011-2020, Coordinateurs ROBY Dominique /Danchin Etienne, 9 000 k€
  • Contrat Marie Curie CIG grant – European commission FP7, « Identification of Sclerotinia sclerotiorum Effector Proteins mediating virulence on Arabidopsis thaliana ecotypes (SEPAraTE) », 2013-17, Coordinateur Sylvain Raffaele, 100 k€
  • Contrat ERC Starting Grant Conseil Européen « Understanding White mold disease quantitative resistance using natural variation (VariWhiM) », scientific coordinator Sylvain Raffaele, 2013-2018, 1500 k€.
  • Projet TULIP “New Frontiers” “Virulence function and evolution of Sclerotinia signals manipulating plant RNA silencing pathways (ScleRNAi)”, Coordinateur S. Raffaele, 2014-16, 119 k€.
  • Contrat ANR RIPOSTE “Exploitation of pathogen quantitative resistance diversity to improve disease tolerance in crops”, Coordinateur D. Roby, 2014-2018, 248 k€.
  • Projet Département INRA – SPE. “Identification of genetic factors underlying potential disease outbreaks of the bacterial pathogen Xanthomonas campestris” PI : Fabrice Roux, 2016 – 2017, 40k€.