Premier gène de résistance du tournesol identifié : vers une lutte plus efficace contre le parasite Orobanche cumana

Le tournesol est une plante à intérêts multiples autant pour ses débouchés alimentaires et non alimentaires que pour ses caractéristiques agronomiques et environnementales. Sa culture est d’une importance majeure pour la filière oléoprotéagineuse française.
L’un des principaux freins à la culture du tournesol provient des bioagresseurs qui peuvent impacter son rendement comme le phoma, le mildiou ou encore la plante parasite Orobanche cumana.
Les plantes parasites, comme Orobanche cumana, dépendent d'autres plantes pour compléter leur cycle de vie. Elles s'attachent soit aux tiges, soit aux racines de l'hôte, en se connectant par l'intermédiaire d'un organe qui s'insère dans les tissus, pour absorber l'eau et les nutriments aux dépens de la plante hôte.
Dans le cas de l’orobanche du tournesol, c’est une plante parasite obligatoire qui se fixe sur les racines du tournesol et peut causer d’importants dégâts dans les cultures.

Comprendre les mécanismes moléculaires des interactions plantes-plantes

Les plantes interagissent les unes avec les autres, mais les mécanismes de l'interaction entre les plantes sont encore mal connus.
Afin de comprendre le mécanisme d’attaque de la plante parasite, il faut regarder l’ADN du tournesol et localisé le caractère/le gène qui permet à la plante de lui résister.

Pour localiser le gène HaOr7 sur le génome du tournesol, différentes stratégies de cartographie génétique ont été utilisées en utilisant des tournesols sensibles et des tournesols résistants dans lesquels le gène était présent. Ainsi, le gène a été localisé précisément sur le chromosome 7.
L’analyse a montré que la protéine HAOR7 est un récepteur membranaire qui permet de signaler la présence de l’orobanche au niveau des racines et de bloquer la connexion de la plante parasite. Chez les tournesols sensibles, cette protéine n’est pas fonctionnelle ce qui permet à l’orobanche de se connecter à la racine du tournesol et de se développer.

A quel stade de l’interaction le gène agit-il ?

Le cycle de vie de l'orobanche compte quatre étapes principales, les trois premières sont souterraines : (1) germination des graines, (2) pénétration-fixation du parasite dans les racines de l’hôte, (3) formation d’un tubercule et (4) émergence du sol d’une tige unique à partir de ce tubercule, comportant plusieurs fleurs capables de produire des centaines de graines chacune. Une centaine de tiges d’orobanche peuvent pousser sur un pied unique de tournesol.

Les auteurs ont pu montrer que les tournesols sensibles et résistants étaient capables d’induire la germination des graines d’orobanche de façon identique mais chez les tournesols résistants, l’orobanche était incapable de se connecter au système vasculaire de la racine du tournesol. Ainsi, dépourvue d’eau et de nutriments, cette dernière meurt rapidement, sans développer tubercules et tiges aériennes.

Ces résultats permettront d’améliorer la résistance des variétés à l’orobanche du tournesol et ainsi de permettre aux agriculteurs de maintenir les rendements.

Ces travaux ont été réalisés avec le soutien du Centre National de Ressources Génomiques Végétales (CNRGV) dans le cadre d’une collaboration avec la société Syngenta, et la participation d’El Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de Cordoue en Espagne.

Pour aller plus loin A receptor-like kinase enhances sunflower resistance to Orobanche cumana

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