Genetics and genomics of black spot disease resistance in garden roses
Génétique et génomique de la résistance à la maladie des taches noires chez le rosier du jardin
Résumé
Black spot disease (BSD, caused by Diplocarpon rosae) represents a major threat for garden roses. Indeed, with the reduction or even sometimes the prohibition of agrochemical use and the increasing demand for roses with a higher degree of resistance, it is essential to investigate the mechanisms of resistance to BSD in roses. So far, research has mainly focused on the study of major genes (Rdr genes), but this type of resistance is known to be less durable. Partial resistance to black spot disease was described in Rosa wichurana genotypes for which quantitative segregation is not well known. This thesis allowed us to study the genetic and molecular bases of BSD resistance in Rosa x wichurana (RW). First, we showed that the partial resistance to black spot disease is mainly controlled by two quantitative trait loci (QTLs) located on linkage groups B3 and B5; the confidence intervals of the QTLs were reduced to 10cM using a meta-analysis approach of three interconnected populations.The QTL on B3 seems to affect the penetrance and the severity of the disease while the QTLs on B5 only affects the penetrance. The disease resistance of RW is leaf age-dependent. By histological approach, callose deposition at pathogen penetration sites was observed in both young and old leaves but a quick hypersensitive response (HR) was only found in old leaves. A transcriptomic analysis made it possible to characterize the RW defense response: first, a quick immune response (PTI) leads to the activation of genes involved in callose deposition in papillae, and then an effectorspecific response (ETI) results in a HR. On the contrary, the PTI response is inhibited at the first stages of infection in the susceptible genotype Rosa chinensis ‘Old Blush’, which exhibited a partial ETI probably involving specific recognition of fungal effectors. This study allowed us to precisely characterize the interaction between susceptible (OB) and resistant (RW) genotypes, which paves the way for gene cloning and for marker-assisted selection.
La maladie des taches noires (TN, causée par Diplocarpon rosae) représente une menace majeure pour la filière des rosiers de jardin. En effet, avec la réduction voire l’interdiction de l'utilisation de produits phytosanitaires et la demande croissante de rosiers résistants, il est essentiel d'étudier les mécanismes de résistance à la cette maladie. Jusqu'à présent, les recherches se sont principalement concentrées sur l'étude des gènes majeurs (gènes Rdr) mais ce type de résistance est connu pour être moins durable. Une résistance partielle à la TN a été décrite chez les génotypes associés à Rosa wichurana dont la ségrégation quantitative est mal connue. Cette thèse a permis d’étudier les bases génétiques et moléculaires de la résistance partielle de Rosa x wichurana (RW) à la TN. Tout d'abord, il a été montré que la résistance partielle de ce génotype est principalement contrôlée par deux loci quantitatifs (QTL) situés sur les groupes de liaison B3 et B5 ; les intervalles de confiancede ces QTL ont été réduit à 10cM en utilisant une approche de méta-analyse sur trois populations interconnectées. Les QTL en B3 semblent affecter la pénétrance et la sévérité de la maladie alors que les QTL en B5 n'affectent que la pénétrance. La résistance à la TN chez RW dépend aussi de l'âge de la feuille. Par une approche histologique, un dépôt de callose autour du point de pénétration du pathogène a été observé sur les feuilles jeunes et vieilles mais une réponse rapide d'hypersensibilité (HR) n'a été observée que sur les vieilles feuilles. Une étude transcriptomique a permis de caractériser la réponse de RW : dans un premier temps, une réponse rapide de type PTI (immunité basale) conduit à l'activation de gènes impliqués dans le dépôt de callose, puis une réponse ETI (immunité déclenchée par des effecteurs) conduit à une HR. Au contraire, la réponse PTI du génotype sensible Rosa chinensis 'Old Blush' (OB) est inhibée aux premiers stades de l'infection et une ETI partielle se met en place, impliquant probablement une reconnaissance spécifique d’effecteurs fongiques. Cette étude nous a permis de caractériser finement l'interaction entre D. rosae et un génotype sensible (OB) d’une part, et un génotype résistant (RW) d’autre part, ce qui ouvre la voie au clonage de gènes et à la sélection assistée par marqueurs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)