Caractérisation de la résistance non liée à la cible aux herbicides inhibiteurs de l'ACCase et de l'ALS chez le vulpin des champs (Alopecurus myosuroides)
Résumé
Herbicides inhibiting Acetyl-CoenzymeA carboxilase (ACCase) and Acetohydroxyacid synthase (AHAS) are among the most widely used in France and in the world. Their intensive use selected resistant plants into weed populations. It was assessed that non-target-site resistance (NTSR) to herbicides inhibiting ACCase is prevalent on target-site resistance (TSR) in many black grass (Alopecurus myosuroides) populations which is a very harmful weed in the cereal fields. While TSR mechanisms are well know and understood, NTSR mechanisms have not been studied much by now. We tried to identify genes conferring NTSR to ACCase inhibitors and AHAS inhibitors into black grass thanks to a Suppressive Subtractive Hybridization (SSH) technology of analysis of the transcriptome. Characterization of NTSR involves a five steps process: to look for populations containing NTSR individuals, to characterize the phenotype of each individual of these populations, to set resistant and sensitive plants apart before and after the herbicide treatment into a freezer, to identify NTSR "candidate genes", and check the role of these genes in NTSR mechanisms. This work is about the first four steps of the process, which have been done with herbal material from different plants and populations because of the short time available. NTSR is an unforeseeable adaptive trait involving a large set of genes, and influenced by external factors. By characterizing the phenotype of many plants with several herbicides inhibiting ACCase and AHAS, we could assess that NTSR is a complex, polygenic and unforeseeable process. It relies on the accumulation of genes, each conferring a different level of resistance to each herbicide. An aim of this work is to identify some of these genes and to understand how they get involved in NTSR. We noticed that NTSR genes selected with herbicides inhibiting ACCase also encodes enzymes involved in NTSR to herbicides inhibiting AHAS. Different levels of expression or different sequences of NTSR genes both confer a level of resistance to the plants. Several biochemical functions seem to be involved, and two steps can be focused on: the perception of the herbicide and the transduction of the signal (regulators, kinases proteins), and the action of effectors (transport, response to stress, detoxification proteins). We could identify four NTSR "candidate genes": two of them are regulators, the other ones are effectors. A glycosyl transferase protein (GT) seems to be over expressed has a constitutive gene in resistant plants compared to sensitive plants, and a protein probably involved in response to oxidative stress is over expressed in resistant plants both before the herbicide treatment and as a result of the herbicide perception. We also identified many proteins putatively involved in a response to oxidative and environmental stresses.
Les herbicides inhibiteurs de l'Acétyle-CoenzymeA carboxylase (ACCase) et de l'Acétolactate synthase (ALS) sont parmi les plus répandus en France et dans le monde. Leur emploi intensif a sélectionné des plantes résistantes dans des populations d'adventices. Il a été montré que la résistance non liée à la cible aux inhibiteurs de l'ACCase (RNLC) est prédominante sur la résistance liée à la cible (RLC) dans de nombreuses populations de vulpin des champs (Alopecurus myosuroides), adventice très nuisible des cultures de céréales d'hiver. Or, si la RLC est relativement bien connue, peu d'études ont été menées à ce jour sur la RNLC. Nous avons cherché à identifier des gènes-candidats de RNLC aux inhibiteurs de l'ACCase et de l'ALS chez le vulpin des champs grâce à une technique d'analyse du transcriptome, l'hybridation soustractive suppressive (SSH). Le processus de caractérisation de la RNLC fait intervenir cinq étapes : la recherche de populations possédant des individus résistants, la caractérisation phénotypique des individus de cette population, le prélèvement de matériel végétal avant et après traitement sur des individus sensibles et résistants, l'identification de gènes-candidats de RNLC et la validation du rôle de ces gènes dans la RNLC. Ces travaux concernent les quatre premières étapes, réalisées sur du matériel végétal différent car le déroulement du processus complet sur une seule population nécessite un délai supérieur à six mois. La RNLC est un trait adaptatif imprévisible mettant en jeu un ensemble de gènes important et sous l'influence de facteurs externes à la plante. La caractérisation phénotypique de plante avec plusieurs herbicides inhibiteurs de l'ACCase et de l'ALS nous permet de définir la RNLC de complexe, polygénique, et imprévisible. Elle repose sur l'accumulation de gènes conférant chacun un niveau de résistance variable aux différents herbicides. Un objectif de cette étude est d'identifier ces gènes, et de comprendre leur implication dans la RNLC. Nous nous apercevons que les gènes de RNLC sélectionnés par des inhibiteurs de l'ACCase sélectionnés jusqu'à aujourd'hui codent pour des protéines également responsables de la RNLC aux inhibiteurs de l'ALS. Ce sont des différences d'expression et/ou de séquence des gènes de RNLC dans la plante qui sont à l'origine des niveaux de résistance observés. Parmi les gènes candidats identifiés, différentes fonctions biochimiques semblent intervenir à deux niveaux : la perception de l'herbicide et la transmission du signal reçu (protéines kinases), et la mise en action des effecteurs de la RNLC (protéines de transport, de réponse aux stress, de régulation de l'expression du génome). Nous avons identifié quatre gènes candidats de RNLC parmi lesquels deux gènes régulateurs et deux gènes effecteurs. Une glycosyl transferase (GT) semble être surexprimée de manière constitutive chez les plantes résistantes par rapport aux sensibles, et une proteine de réponse au stress oxydatif est surexprimée chez les résistants avant traitement et suite au traitement herbicide. De nombreuses protéines potentiellement impliquées dans la réponse aux stress oxydatif et environnement ont également été identifiées.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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