National Institute of Agronomic Research Morocco - INRA Morocco
Overview: Biotechnologie .AXE 2 - Amélioration de la résilience des cultures via l’étude de l’interaction moléculaire Plantes
Leader: Rachid Mentag, National Institute of Agronomic Research Morocco - INRA Morocco
Team
members: 3
Partner
organizations: 1
Budget 2025
MAD :
0
Results: 0
Axis Description
Les activités de recherche liées à cet axe (Interactions moléculaires Plantes/Microorganismes/Environnement) constituent une composante importante du mégaprojet Biotechnologie qui vise à épauler les différentes filières de production en intégrant des outils moléculaires nécessaires au développement rapide de nouvelles variétés de qualité et résistantes au stress biotiques et abiotiques. L'objectif principal du présent axe est le développement d'une agriculture rentable et durable fondée sur la bonne compréhension des stress biotiques et abiotiques et aussi les mécanismes régissant l'interaction plante/microorganisme/environnement. Les activités de recherche présentées au niveau de cet axe de recherche sont complémentaires et intègrent diverses disciplines (biotechnologie, phytopathologie, biostatistique, agronomie, bioinformatique, etc.). La mise en place d'une stratégie de développement durable appliquée à la défense et à l’amélioration de certaines cultures prioritaires repose sur une bonne caractérisation des microorganismes associées à ces cultures, une bonne connaissance des mécanismes d'interactions plante/microorganisme (bénéfiques et pathogène), l'étude de l'aptitude des parasites à contourner une résistance ainsi que l'aptitude des plantes à minimiser l'impact néfaste d'un environnement stressant. Les outils biotechnologiques qui seront utilisées au cours de cet axe de recherche permettraient aussi la mise au point de tests de diagnostic spécifiques à certains agents phytopathogènes. A l'issue de cet axe de recherche des outputs substantiels seront générés et transférés aux partenaires/professionnels et des principales filières de production.
Mots clés :Stress biotique et abiotiques, lutte biologique, agents pathogènes, technologies omiques, mécanisme de résistance, interaction plante-microorganismes, test de diagnostic, etc.
Orientation stratégique
Les populations humaines fait face à de grands défis d'ordre sanitaires qu’environnementaux (changements climatiques, agents pathogènes (xyllila, bayoud, cochnille du cactus), etc.). Pour faire face à ces contraintes, le recours aux outils biotechnologiques est incontournable. En effet, durant les dernières décennies, la biotechnologie a connu un vif essor d’intérêt scientifique avec l’émergence de nouvelle méthodes et techniques tel l’avènement du séquençage haut débit (NGS), la bioinformatique et les techniques d’édition des génomes et bien d'autre. Ces avancements ont permis le décryptage des génomes les plus complexes et aussi le développement de variétés bien adaptées. La mise en place d'une stratégie de développement durable appliquée à la défense et à l’amélioration de certaines cultures prioritaires repose sur une bonne caractérisation des microorganismes associées à ces cultures, une bonne connaissance des mécanismes d'interactions plante/microorganisme (bénéfiques et pathogène), l'étude de l'aptitude des parasites à contourner une résistance ainsi que l'aptitude des plantes à minimiser l'impact néfaste d'un environnement stressant. Les nouvelles technologies (NGS, Genome editing, RNAi, etc.) permettraient de mieux étudier ces agents phytopathogènes (insectes, virus, bacteries, champignons, etc.) à travers la compréhension de leurs génomes et aussi l’étude de leurs interactions avec leurs hôtes. Ces approches biotechnologiques permettraient aussi le développement d'outils moléculaires pour le diagnostic spécifique de ce agents phytopathogènes. Dans le contexte national, la connaissance fine des plantes, microorganismes associés et leurs interactions est un prérequis essentiel en faveur d’une sélection variétal accélérée permettant l’atteinte des objectifs tracés par la nouvelle stratégie "Generation Green" (GG) et aussi répondant aux attente des partenaires dans différentes régions du Maroc.
Etat de l’art
Les stress biotiques et abiotiques sont des contraintes majeures pour le rendement des cultures, la qualité des aliments et la sécurité alimentaire mondiale. Un certain nombre de paramètres physiologiques, biochimiques et moléculaires des plantes sont particulièrement affectés par ces conditions de stress. L'utilisation d'engrais inorganiques et de pesticides dans les pratiques agricoles entraîne une dégradation de la fertilité des sols et des pollutions environnementales. Il est donc nécessaire de développer des moyens plus sûrs et durables pour la production agricole. Les Champignons mycorhiziens et les rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR) sont des microorganismes du sol capables de coloniser la rhizosphère et d'améliorer la croissance des plantes au moyen d'une grande variété de mécanismes tels que la minéralisation de la matière organique, la lutte biologique contre les agents pathogènes du sol, la fixation biologique de l'azote et la promotion de la croissance des racines. Une caractéristique très intéressante de ces microorganismes est leurs capacités à améliorer la biodisponibilité des nutriments au niveau du sol. A l'échelle mondiale, plusieurs espèces de bactéries/champignons ont été caractérisées comme des microorganismes solubilisant le Phosphate tandis que d'autres espèces ont montré qu'elles augmentaient la solubilité des micronutriments, comme celles qui produisent des sidérophores pour la chélation du Fer. La quantité accrue de macro et micronutriments solubles à proximité immédiate de l'interface sol-racine a en effet un effet positif sur la nutrition des plantes. En outre, plusieurs éléments de preuve soulignent que l'inoculation des plantes avec des champignons mycorhiziens ou PGPR peut avoir des effets considérables sur les plantes surtout au niveau physiologique. Ces microorganismes issus du microbiome du sol permettent de stimuler le développement des plantes en leur permettant de faire face aux stress biotique et abiotiques. Dans un contexte dominé par les changements climatiques, les bénéfices potentiels de ces microorganismes dans une approche d'agriculture durable sont nombreux et pourraient s'appliquer efficacement à l'arganiculture et bien d'autres cultures stratégiques pour le Maroc. Les aspects biotechnologiques d'une éventuelle ingénierie de la rhizosphère consistent en l'isolement et la caractérisation de ces microorganismes et aussi l'étude de l'interaction plante-microorganisme en vue d'une utilisation optimale de ces microorganismes bénéfiques pour un meilleur développement des plantes conférant une meilleure résistance aux stress biotique et abiotiques
Aussi, les plantes sont constamment exposées aux microorganismes. Pour être pathogènes, la plupart de ces microbes doivent accéder à l'intérieur de la plante, soit en pénétrant directement la surface des feuilles ou des racines, soit par des plaies ou des ouvertures naturelles telles que les stomates. La pénétration de la paroi cellulaire expose la membrane plasmique de la cellule hôte aux microbes, où ils rencontrent des récepteurs de surface extracellulaires qui reconnaissent les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes. La perception d'un micro-organisme à la surface de la cellule initie l'immunité induite, qui arrête généralement l'infection avant que le microbe ne s'installe au niveau des différents tissus dans la plante. Cependant, les microbes pathogènes ont développé les moyens de supprimer la résistance induite en interférant avec la reconnaissance au niveau de la membrane plasmique ou en sécrétant des protéines effectrices dans le cytosol des cellules végétales qui modifient vraisemblablement la signalisation de la résistance ou la manifestation des réponses de résistance. La compréhension de cette interaction plante-pathogène au niveau moléculaire est un pré requis essentiel pour une lutte efficace est durable.
La fusariose est une maladie causée par un complexe d’espèces fongiques des genres Fusarium et Microdochium (avec comme espèce majoritaire F. graminearum) qui constitue un ensemble des pathogènes les plus dangereux pour les céréales; la quasi-totalité des graminées de grande culture sont affectées par ces champignons (Blés, Avoine, Orge, Seigle, Maïs...). La prévalence de cette maladie s’étant sur l’ensemble des régions tempérées du globe. (Trottet et al., 2013). Les espèces du genre Fusarium sont généralement des espèces saprophytes qui vivent sur les débris organiques dans le sol, mais quelques espèces peuvent être parasites de plusieurs plantes, cultivées ou sauvages, dont les céréales comme le blé, l’orge, le maïs ou d’autres (Land schoot et al., 2011). La fusariose peut être causée par une vingtaine d’espèces du genre Fusarium.
Actuellement, la fusariose de blé est la maladie la plus commune à travers le monde dans toutes les régions céréalières des zones tempérées. Une vingtaine d’espèces du genre Fusarium peuvent être impliquées dans cette maladie. Certaines d’entre elles sont reconnues comme responsables de la fusariose, telles que F. graminearum, F. culmorum, F. poae, F. proliferatum, F. avenaceum ou F. verticillium, alors que d’autres sont citées comme des parasites secondaires ou de simples saprophytes comme F. solaniou, F. oxysporum (Selemani et al., 2018).
Des pertes économiques importantes dues à la fusariose ont été observées dans plusieurs régions céréalières du monde, spécialement dans les zones à pluviométrie faible et moyenne, cas de l'Afrique du Nord. Les pertes chez le Blé sont variables et peuvent atteindre 60%. Les pertes ont pu être estimées à près de 2,7 milliards de dollars dans les Etats au centre et au nord. Les perteséconomique de la fusariose sont attribuée aux pertes de rendements considérables (avortement des fleurs, diminution du nombre et du poids des grains) et à l’altération de la qualité des grains par la présence des mycotoxines; ce qui a des conséquences néfastes lors des processus de transformations industrielles des grains. Parmi les fusariotoxines présentes sur céréales en Europe, on trouve les trichothécènes, les fumonisines et la zéaralénone.
Une première étude réalisée à l’INRA à l’URB/CRRAR (rapport URB 2019) a permis d’identifier cinq espèces fusariennes présentes au niveau des champs de blé au Maroc. Ces espèces appartiennent au genre Fusarium. De nombreuse travaux moléculaires ont été rapportés sur le Fusarium ; le génome de plusieurs espèces a été élaboré et des gènes de virulence ont été caractérisés (King R et al., 2015 ; Martin Urban et al., 2016 ; Antonio Zapparata et al., 2020)
Le Bayoud est une fusariose vasculaire du palmier dattier causée par Fusarouim oxysporium f. sp. Albedinis (FOA) qui se classe cinquième parmi les dix principaux agents phytopathogènes fongiques au monde (Dean et al., 2012). Au Maroc et en Algérie, cette maladie a causé la destruction d’environ 20 millions d’arbres depuis sa découverte vers les années 1870 (Djerbi, 1988). L’agent pathogène produit plusieurs types de spores (Nelson et al., 1983) qui peuvent survivre longtemps dans le sol favorisant ainsi sa dispersion par les différentes facteurs environnementaux et anthropiques (Stanly&Maymon, 2000). Le Bayoud représente une menace pour la palmeraie marocaine, en raison des dégâts économiques importants qu’il cause menaçant ainsi l’équilibre de l’écosystème oasien. A nos jours, la lutte contre ce pathogène est basée sur des mesures prophylactiques et sur l’éradication par des produits chimiques néfastes pour l’environnement. La détection du pathogène est très compliquée vue qu’il appartient à un complexe de champignons diversifié, le groupe Fusarium oxysporum, dont les symptômes sont identiques et les plantes hôtes sont multiples (Michielse et Rep, 2009). Le diagnostic repose sur l’isolement du pathogène à partir de la plante atteinte sur un milieu de culture adéquat suivi par l’amplification de l’ADN du pathogène par des amorces spécifiques désignées sur les régions flanquant l’insertion du transposant Fot1 (Fernandez etal., 1998). Cette méthode de détection classique qualitative a été critiquée, et (Sedra 2010) ne fournit pas d’informations sur le dégré d’infestation du matériel utilisé d’où la nécessité de développer des outils plus robustes et plus fiables avec une très haute sensibilité. En outre, l’absence de données approfondies sur le génome nucléaire et mitochondrial du pathogène entrave la compréhension du mécanisme de la pathogénicité sur la plante hôte et ainsi le diagnostic spécifique de la maladie au niveau des zones infestées. Dans ce contexte, le développement d’une approche moléculaire rapide de détection s’avère d’une grande importance pour accompagner la vision des pouvoirs publics visant le développement de la filière par la création de nouveaux vergers modernes et ainsi pour mieux diagnostiquer les foyers de la maladie. À ce jour, aucun génome de FOA n’est disponible sur les bases de données. En effet, le déchiffrage du génome de l’agent pathogène permettrait d’approfondir nos connaissances sur la biologie du champignon en termes de facteurs de virulences de sa diversité génétique et des groupes de gènes qui pourraient distinguer les souches virulentes de celles non virulentes du pathogène. Par ailleurs, cette séquence nous permettrait de développer des marqueurs moléculaires pour la caractérisation et le diagnostic du spécifique du pathogène dans les différents matrices (sol, plante) afin de prévenir la progression de la maladie dans les zones d’extension de la palmeraie nationale.
Aussi, les plantes parasites dont les Orobanches/Phelipanche sont parmi les facteurs biotiques majeurs qui compromettent le développement de plusieurs cultures et occasionnent des pertes économiques considérables (Ennami et al. 2017, 2020; Briache et al. 2019). Les Orobanches sont des parasites obligatoires dépourvues de chlorophylle, et dépendent totalement de l’hôte pour leurs apports carbonés, minéraux et hydriques. Elles provoquent des dégâts importants aux cultures à grand intérêt agro-économique (Fabaceae, Solanaceae, Asteraceae, Apiaceae, Brassicaceae et Cucurbitaceae) dans les pays du bassin méditerranéen (Parker et Riches 1993; Westwood et al., .(Joel et al., 2007). Au Maroc, les espèces d’Orobanches les plus nuisibles sont O. crenata, O. cumana, O. foetida et P. ramosa (Bouhach and Dahan, 2007).O. crenata est l’espèce la plus dévastatrice causant de grands dommages surtout chez les légumineuses. Les pertes de rendements causées par ces parasites peuvent aller jusqu’à 100 % selon l’espèce hôte et le niveau d’infestation. Face à l’Orobanche, différents moyens de lutte ont été appliqués à savoir, les pratiques culturales, la lutte chimique, la lutte biologique et la lutte intégrée. Des efforts sont encore nécessaires pour mieux contrôler l’extension de ce parasite et son impact en agriculture, car aucune méthode de lutte n’a donné un contrôle efficace (Punia, 2014; Restuccia et al., 2009). La sélection de variétés résistantes reste à ce jour le moyen le plus prometteur pour lutter contre l’Orobanche (Pérez-Vich et al., 2013; Rubiales et al., 2006). L’actualisation des données et informations relatives aux différentes espèces d’Orobanche, leurs hôtes potentiels, la compréhension de la dynamique de propagation du parasite et l’infestation de nouvelles parcelles restent des étapes prioritaires à prendre en considération pour toute action future visant le contrôle de ces plantes parasites.
L’arganier joue un rôle socioéconomique très important et contribue au maintien de l’équilibre environnemental et à la lutte contre la désertification (M’hirit et al, 1998). Au cours des dernières décennies, l'arganeraie marocaine a été confrontée à des conditions écologiques difficiles menant à un déclin dramatique des superficies occupées et de leur densité qui a baissé de 44.5% entre 1970 et 2007 (De Waroux, 2011). Sachant que la régénération naturelle de l’arganier est très faible voir absente (M’Hirit et al, 1998 ; Tarrier et al 2003), la multiplication végétative (greffage et bouturage) et la culture in vitro restent à l’heure actuelle confinées au stade recherche. Des efforts doivent être entrepris pour assurer l’enracinement et la survie des plants et des vitroplants. L’association des racines dans des conditions in vitro avec des microorganismes bénéfiques pour les plantes, est une option qui a été suggérée pour augmenter la survie et la croissance pendant la phase d’acclimatation ex vitro (Koffi et Declerck, 2015). Pour les plantules de fraisier et de pommes de terre, l’inoculation in vitro par les CMA a amélioré leur teneur relative en eau, modifié leur morphologie racinaire, augmenté leur fonction d’absorption (Elmeskaoui et al. 1995). Il a été démontré aussi que l’association in vitro des plantules de poire avec les AMF a modifié l’architecture racinaire et a augmenté l’absorption des éléments nutritifs (lotfi et al 2019). La multiplication des plantes dans des conditions de culture autotrophes in vitro en association avec leurs symbiotes racinaires (par exemple, CMA) peut donc représenter une alternative pour améliorer l’enracinement, l’acclimatation des plantes aux conditions ex vitro, et éventuellement accélérer la transplantation sur le terrain.
Aussi, les nématodes, particulièrement, les nématodes à galles du genre Meloidogyne sont un groupe polyphage économiquement important. Ils constituent le groupe le plus important et le plus redoutable sur les cultures maraîchères, aussi bien sous abri plastique qu’en plein champ. Ils causent des pertes de rendement allant jusqu’à 60 %. Au Maroc, bien que les Meloidogyne ont été signalés et ont fait l’objet des études depuis plus d’une vingtaine d’année sur différentes cultures. Actuellement, dans les conditions marocaines, ces nématodes phytoparasites sont devenus un facteur limitant pour les cultures sous serre. Appartenant au genre Meloidogyne, les espèces qui colonisent les sols dans la région de Souss Massa sont M. javanicaet, M. incognita (Janati et al., 2018; Mokrini et Sbaghi, 2019). En plus de ce genre de nématodes, plusieurs cultures sont attaquées par plusieurs ravageurs qui préfèrent le sol pour accomplir une partie de leurs cycles de vie. Ces insectes ravageurs qui passent une partie du cycle évolutif dans le sol et qui causent des dégâts spectaculaires sur plusieurs cultures, appartiennent essentiellement aux ordres suivants : les coléoptères, les lépidoptères, les orthoptères et les thysanoptères. Certes, l’utilisation des nématicides et insecticides chimiques continuera d’être un élément important dans la lutte contre les nématodes à galles et les insectes souterrains d’une part et d’autre part, elle représente une part très importante des coûts de production. De plus, plusieurs nématicides fumigants et non-fumigants, sont retirés du marché à cause de leurs effets sur l’environnement et la santé humaine. Par conséquent, l’intérêt actuel de préserver l’environnement pour une agriculture durable nécessite la recherche de nouvelles méthodes alternatives. L’utilisation des nématodes entomopathogènes comme biopesticides représente une des solutions intéressantes pouvant contribuer à contrôler le problème des nématodes phytoparasites du genre Meloidogyne et les insectes souterrains. Les nématodes entomopathogènes (EPN) sont des parasites obligatoires des insectes largement répandus dans les sols du monde entier. Ils ont un grand potentiel d'utilisation comme agents de lutte biologique contre les insectes ravageurs (Kaya &Koppenhöfer, 2004). Ces nématodes hébergent systématiquement dans leurs intestins des bactéries symbiotiques indispensables à leur succès parasitaire. Deux familles d’EPN, Heterorhabditidae, Pionar Jr., (1976) et Steinernematidae, Filipjev (1934) sont des parasites naturels de plusieurs insectes ravageurs partout dans le monde (Hominick, 2002). Ces deux familles d’EPN ont été déjà utilisées dans la lutte contre les insectes nuisibles des cultures de grande valeur économique et aussi comme partie importante de la lutte intégrée utilisée en agriculture biologique (Ehlers, 1996). Plusieurs études ont montré l’effet nématicides et insecticides des nématodes entomopathogènes(EPN) contre les nématodes à galles (Molina et al., 2007 ; Caccia et al., 2018) et les insectes ravageurs (Gazit et al., 2000; Campos-Herrera et al., 2009; Sirjani et al., 2009 ; James et al., 2018; Godjo et al., 2018). Les souches de Steinernema et Heterorhabditis isolées de différentes régions géographiques présentent des différences dans leurs caractéristiques écologiques, telles que la virulence, la pathogénicité, la survie, la reproduction, etc. Une connaissance précise de ces facteurs est donc un prérequis essentiel pour concevoir et mettre en œuvre des stratégies réussies d'utiliser ces nématodes dans les programmes de lutte biologique.
La pression forte des ravageurs et des maladies sont les principaux défis posés par le changement climatique à l’agriculture et engendrent des pertes énormes de la productivité au niveau national et international. Par ailleurs, le développement des variétés améliorées et performantes par l’amélioration génétique conventionnelle est entravé souvent par le manque de source de résistance dans le pool génétique accessible, par l’évolution des races des pathogènes et aussi par la longue durée de processus. Ainsi, l'intégration des technologies de biotechnologie innovantes (génome editing, interférence ARN) dans l'amélioration des cultures est impérative pour atteindre plus rapidement les objectifs escomptés. En effet, avec ces technologies, la création de nouvelles variétés adaptées à leur environnement est devenue un processus plus précis et plus rapide.
Au Maroc, le Fusarium oxysporumalbedinis chez le palmier dattier est un fléau qui a induit la destruction de 2/3 des palmiers marocains et la réduction des rendements. En absence des moyens curatifs et efficaces de lutte contre ce pathogène et l’apparition des nouvelles races plus virulentes, l’utilisation de nouvelles stratégies de lutte en utilisant les technologies d'édition de gènes et d'ARNi pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour l’amélioration de cette espèce.
La méthode CRISPR/CAS 9 a suscité de nombreux travaux en raison de sa simplicité et de son efficacité à modifier ponctuellement des gènes dans une grande variété d’espèces notamment des espèces ligneuses (Fan et al., 2015, Wang et al.2019, Wang et al, 2020) pour la gestion des stress abiotiques et biotiques. Ainsi, la mise au point d’un système CRISPR / Cas9 chez le palmier dattier est une étape préalable avant son évaluation tant qu’outil utile et efficient dans le contrôle du FOA en ciblant les gènes de sensibilité (gènes S).
L'interférence ARN (ARNi) est également apparue comme un outil potentiel pour caractériser et étudier le fonctionnement des gènes pathogènes fongiques, comprendre les mécanismes régissant l’interaction pathogène-hôte et par suite contrôler les maladies fongiques par la suppression de l’expression génique induite par l'hôte (HIGS). En effet, des rapports ont confirmé que HIGS basée sur ARNi a permis d’avoir une résistance élevée aux différents agents pathogènes fongiques (Nunes & Dean 2012 ; Koch & Kogel 2014) notamment les Fusarium sps. (Koch et al. 2013; Ghag et al. 2014; Cheng et al. 2015; Hu et al. 2015 ; He et al. 2019) en bloquant l’expression des gènes vitaux ou de virulence de pathogène
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Justification
Les pourritures racinaires, induites par le Fusarium constituent une contrainte sérieuse dans la majorité des régions céréalières du monde. Au Maroc, les pertes de rendement dues aux pourritures racinaires ne sont pas négligeables et elles oscillent entre 12 à 14 %. Les symptômes les plus apparents sont des taches brunes sur les racines, le collet, et le sous-collet des plantes. Les plantes attaquées sont moins vigoureuses, présentent une pourriture progressive du système racinaire et produisent des épis blancs ou décolorés contenant des graines chétives. L’étude morphologique a permet d’identifier le Genre Fusarium dans les racines et le collet inférieur de la plante infectée. L’étude moléculaire a permis de caractériser cinq espèces appartenant au genre Fusarium et présentent dans quatre régions de culture de blé au Maroc. L’espèce Fusarium culmorum est l’espèce la plus dominante avec un pourcentage de 25 %, suivie par l’espèce Fusarium graminearum (19%), l’espèce Fusarium equisiti (15 %), l’espèce Fusarium sambucinum (14 %) et l’espèce avenaccum (8 %). La région de Marchouch se caractérise par la dominance de l’espèce Fusarium culmorum avec un pourcentage de 40 % suivi par Fusarium equiseti avec 15 %, l’espèce F. graminearum et F. avenaccum avec respectivement 12 % et 9 %. La région de Sidi Bettach se caractérise par la dominance de 3 espèces fusariennes à savoir «Fusarium equisiti», «Fusarium sambucinum» et «Fusarium avenaccum» avec un pourcentage de 18 % chacune, alors que Fusarium culmorum ne présente que 9 %. La région de Jemaa Shim présente une dominance importante de l’espèce «Fusarium graminearum » avec un pourcentage de 42 % tandis que Fusarium culmorum ne présente que 17 % et F. equiseti 8 % . La région de Gharb présente une dominance importante de l’espèce Fusarium sambucinum avec un pourcentage de 37%, tandis que Fusarium graminearum et Fusarium equisti présente 25 % de l’abondance fusarienne.
Vu la présence de ces cinq espèces du Fusarium dans les régions importantes de production de blé au Maroc et que les dégâts augmentent avec les changements climatiques, la caractérisation des gènes de virulence pour ces espèces et le développement de marqueurs moléculaires associés à ces gènes seraient un outil important pour suivre l’évolution de la dynamique de ces espèces et aussi pour la création des variétés de blé résistantes. Afin d’aboutir à ces objectifs, les travaux programmés dans cet axe consistent à la caractérisation des génomes des espèces identifiés, l’identification des gènes de virulences pour chaque espèce et le développement des marqueurs associés à ces gènes.
Le Bayoud est une fusariose vasculaire du palmier dattier causée par Fusarouim oxysporium f. sp. Albedinis (FOA) qui se classe cinquième parmi les dix principaux agents phytopathogènes fongiques au monde (Dean et al., 2012). Au Maroc et en Algérie, cette maladie a causé la destruction d’environ 20 millions d’arbres depuis sa découverte vers les années 1870 (Djerbi, 1988). La détection du pathogène est très compliquée vue qu’il appartient à un complexe de champignons très divers, le groupe Fusarium oxysporum, dont les symptômes sont identiques et les plantes hôtes sont multiples (Michielse et Rep, 2009). Le diagnostic repose sur l’isolement du pathogène à partir de la plante malade sur un milieu de culture adéquat suivi par l’amplification de l’ADN du pathogène par des amorces spécifiques désignées sur les régions flanquant l’insertion du transposant Fot1 (Fernandez etal., 1998). Cette méthode de détection classique qualitative n'est pas précise et ne fournit pas d’informations sur le dégrée d’infestation du matériel utilisé d’où la nécessité de développer des outils plus robustes et plus fiables avec une très haute sensibilité (Sedra 2010). Aussi, l’absence de données approfondies sur le génome nucléaire et mitochondrial du pathogène entrave la compréhension du mécanisme de la pathogénicité sur la plante hôte et ainsi le diagnostic spécifique de la maladie au niveau des zones infestées. Dans ce contexte, le développement d’une approche moléculaire rapide de détection s’avère d’une grande importance pour accompagner la vision des pouvoirs publics visant le développement de la filière par la création de nouveaux vergers modernes et ainsi pour mieux diagnostiquer les foyers de la maladie. Le déchiffrage du génome de l’agent pathogène permettrait d’approfondir nos connaissances sur la biologie du champignon en termes de facteurs de virulences de sa diversité génétique et des groupes de gènes qui pourraient distinguer les souches virulentes de celles non virulentes du pathogène. Par ailleurs, cette séquence nous permettrait de développer des marqueurs moléculaires pour la caractérisation et le diagnostic spécifique du pathogène dans les différents matrices (sol, plante) afin de prévenir l'apparition et/ou la progression de la maladie dans les zones d’extension de la palmeraie marocaine.
Les Orobanches sont des parasites obligatoires dépourvues de chlorophylle, et dépendent totalement de l’hôte pour leurs apports carbonés, minéraux et hydriques. Elles provoquent des dégâts importants aux cultures à grand intérêt agro économique surtout dans les pays du bassin méditerranéen (Joel et al., 2007). Au Maroc, les espèces d’Orobanches les plus nuisibles sont O. crenata, O. cumana, O. foetida et P. ramosa (Bouhach and Dahan, 2007).O. crenata est l’espèce la plus dévastatrice causant des grands dommages surtout aux cultures légumières à savoir ; la fève, la lentille et le pois chiche. Les pertes de rendements causés par ces parasites peuvent aller jusqu’à 100 % selon l’espèce hôte et le niveau d’infestation. Face à l’Orobanche, différents moyens de lutte ont été appliqués à savoir, les pratiques culturales, la lutte chimique, la lutte biologique et la lutte intégrée. Des efforts sont encore nécessaires pour mieux contrôler l’extension de ce parasite et son impact en agriculture, car aucune méthode de lutte n’a donné un contrôle efficace (Punia, 2014; Restuccia et al., 2009). La sélection de variétés résistantes reste à ce jour le moyen le plus prometteur pour lutter contre l’Orobanche (Pérez-Vich et al., 2013; Rubiales et al., 2006). L’actualisation des données et informations relatives aux différentes espèces d’Orobanche et leurs hôtes potentielles, la compréhension de la dynamique de propagation du parasite et l’infestation de nouvelles parcelles restent les étapes prioritaires à prendre en considération pour toute action future visant le contrôle de ces plantes parasites.
Argania spinosa L. Skeels est une plante endémique du Maroc. L’arganier est capable de se développer sur des sols peu fertiles. Ses besoins en nutriments peuvent provenir de couches profondes du sol ou bien dans la couche supérieure arable en raison du dépôt de litière. La croissance des plantes et leur adaptation aux conditions environnementales sont fortement soutenues par le microbiome associé. Ces dernières années, les plantes extrémophiles et leur microbiote associé ont été largement étudiés dans le but d'exploiter des interactions microbes-plantes bénéfiques pour stimuler la croissance et la productivité des plantes dans des conditions difficiles telles que la sécheresse et la salinité. Malgré la valeur économique de l’arganier et son rôle écologique crucial qu'il joue dans son aire d'origine, peu d’études ont été réalisé sur le microbiome associé à l’arganier.
Les limites des méthodes classiques de microbiologie pour caractériser les communautés microbiennes d'un environnement donné ont ouvert la voie à l'utilisation de techniques modernes telles que la métagénomique permettant de caractériser des écosystèmes aussi complexes (Lopeza et al., 2012). En effet grâce à cette méthodologie, on a pu identifier la flore microbienne de plusieurs agroécosystèmes et d'identifier la présence de genres et même d'espèces.
Il convient donc de concentrer les efforts sur l’étude du microbiome associé à l’arganier et d’établir une collection de bactéries/champignons dont la diversité fonctionnelle devrait être caractérisée in vitro et le potentiel de promotion de la croissance des plantes (PGP) confirmé in vivo. Ces microorganismes pourraient ainsi être exploités dans un avenir assez rapproché pour la recherche sur l'adaptation de l’arganier et le développement de biofertilisants adaptés aux conditions de sécheresse.
La multiplication in vitro de l'arganier par organogenèse et/ou embryogenèse somatique est encore au stade de la recherche et des résultats prometteurs ont été obtenus ces dernières années. Cependant, des efforts doivent être faits pour assurer l’enracinement et la survie des vitro-plants pendant la transplantation. La co-culture des vitroplants avec des micro-organismes bénéfiques peut améliorer l’architecture des racines, leur survie et leur récupération rapide lors du transfert dans des conditions naturelles de mise en culture. Enfin, l’approche métagénomique couplée à l'isolement et à la caractérisation des microorganismes du sol associé à l'arganier vont permettre de décrire et d'exploiter ce microbiome pour une meilleure conservation et restauration des écosystèmes dégradés.
La lutte contre les nématodes à galles et les insectes souterrains est très difficile et repose fortement sur l'utilisation des nématicides et insecticides chimiques. Ces derniers, constituent généralement le moyen le plus rapide pour réduire considérablement la population de nématodes et des larves d’insectes souterrains en peu de temps. Cependant, leurs effets néfastes potentiels, y compris la toxicité pour les organismes non cibles, la résistance des insectes aux insecticides, la pollution de l'environnement et les résidus sur les aliments, exigent la recherche de mesures de lutte biologique alternatives (Desneux et al., 2007). Dans ce contexte, les nématodes entomopathogènes (EPN) des genres Steinernema (Panagrolaimomorpha:Steinernematidae) et Heterorhabditis (Rhabditomorpha: Heterorhabditidae) sont utilisés avec succès pour lutter contre une grande variété d'insectes du sol (Kaya et al., 2006; Rumbos et al., 2017., Elher., 2001) et des nématodes phytoparasites (Noweer and El Wakeil, 2007; ) dans le monde. Dans la perspective de répondre aux besoins des agricultures en matière de protection des plantes contre les attaques des nématodes phytoparasites (Meloidogynespp.) et les insectes souterrains d’une part, et d’autre part, la recherche des alternatives aux produits chimiques qui respectent l’environnement et la santé des consommateurs que s’insère notre projet qui vise la gestion des populations de nématodes à galle (Meloidogynespp.) et des insectes ravageurs (souterrains) à partir de différents bio-nématicides et bio-insecticides à base de nématodes entomopathogènes (EPN).
Avec le changement climatique, les plantes sont souvent sujettes à des agressions causées par des agents pathogènes pouvant nuire à leur développement et causer des pertes considérables de rendements cas de palmier dattier et du F. oxysporum albedinis. Ce dernier est un fléau qui a causé la destruction de 2/3 de palmiers et a entraîné des pertes énormes de la production des meilleurs cultivars. En absence de moyen curatif, l’évolution des stratégies efficaces et mieux adaptées pour contrôler ce stress biotique est nécessaire. Le développement des nouvelles technologies, l’édition du génome (GE) et interférence ARN (ARNi), qui ont montré leur efficacité pour le développement des variétés résistantes aux différents agents pathogènes notamment F. oxysporum, le séquençage récent du génome de palmier dattier et du F. oxysporum albedinis ainsi que la mise en évidence de l’échange d’ARNm entre la plante hôte et le F. oxysporum sont des atouts qui faciliteront la réalisation de ce projet. A ce jour, il n'y a pas de traitement curatif et efficace contre ce pathogène, et peu d’informations existent sur les gènes pathogènes de FOA et les réactions de défense du palmier dattier. L’adoption de ces technologies chez le palmier dattier et le succès d’identifier les gènes qui facilitent l’infestation et la lutte contre le bayoud serait une première au niveau national et international.
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