Amélioration de la résistance de la pomme de terre à la gale commune par l’habituation de cals à la thaxtomine a et le traitement au 2,4-D

Abstract

La pomme de terre est une plante d’une importance nutritive et économique très élevée, étant le légume le plus consommé au Canada et occupant le 3ème rang des productions horticoles au Québec. La pomme de terre peut être l’hôte de différents agents pathogènes. L’un des plus destructeurs est la bactérie Streptomyces scabies (Thaxter, 1892) qui cause la maladie de la gale commune. Cette bactérie produit une phytotoxine, la thaxtomine A (TA), qui est indispensable pour l’apparition des symptômes. La gale commune ne peut être contrôlée par aucun pesticide homologué et il n’existe aucun cultivar totalement résistant à la maladie, il est donc nécessaire de développer des méthodes de lutte alternatives. Tenant compte de l’importance et de l’implication de la thaxtomine A dans le développement de la maladie, une méthode a été développée, cette technique consiste à habituer des cals de pomme de terre à la TA dans le but de produire des cultivars plus résistants à la TA et éventuellement à la gale commune. Des cals de différents cultivars de pomme de terre ont été produits et transférés plusieurs fois dans le temps sur un milieu contenant des concentrations de TA de plus en plus élevées. À partir de ces cals, des embryons somatiques ont été régénérés pour obtenir de nouveaux somaclones. Certaines des plantes régénérées ont été testées pour la résistance à la TA et à la gale commune. Il s’est avéré que certains régénérants issus des cultivars Russet Burbank et Yukon Gold habitués à la TA étaient effectivement plus résistants à la gale commune que le cultivar d’origine. Dans le présent projet, j’ai confirmé la stabilité au fil des années de la résistance de deux somaclones, YG8 et YG32, obtenus à la suite de l’habituation de Yukon Gold à la TA. Pour comprendre ces changements au niveau de la résistance, une étude protéomique a été faite. Une augmentation de l’abondance de différentes protéines a été notée. Parmi ces protéines, 42 % étaient impliquées dans les réponses aux stress biotiques et abiotiques et 12,5 % dans les réponses de défense. La protéine dont l’abondance a augmenté 11 et 19 fois respectivement chez YG8 et YG32 est la ferritine, une protéine chélatrice de fer. Vu la relation directe entre le taux de fer et l’abondance de la ferritine chez la pomme de terre, une quantification des métaux a été effectuée. Une augmentation significative du taux du fer, du magnésium et du zinc a été notée chez les deux somaclones résistants. La chlorophylle a aussi été affectée par le manque de disponibilité du fer chélaté par la ferritine. Ceci a provoqué une diminution significative du taux de la chlorophylle au niveau des feuilles de YG8 et YG32 par rapport au cultivar parent. Au niveau du périderme, les somaclones YG8 et YG32 ont présenté un nombre de couches subérifiées plus élevé par rapport au cultivar parental. La composition de la subérine au niveau du périderme a été modifiée chez les somaclones résistants. Les bactéries cultivées en présence de la subérine extraite du périderme de YG8 et YG32 a produit significativement moins de TA que celle cultivées en présence de subérine du périderme de Yukon Gold parent. L'habituation a été appliquée à de nouveaux cultivars utilisés au Québec ou en cours de développement, et qui possèdent initialement des résistances variables à la TA et à la gale commune. De nouveaux somaclones ont été obtenus à partir du cultivar Shepody. Parmi ces somaclones, certains ont démontré une résistance plus élevée à la gale commune lors des premiers tests. La subérine extraite du périderme des somaclones de Shepody a provoqué le même effet sur la bactérie que celle des somaclones YG8 et YG32. Ces résultats ont démontré que l’habituation des cals à la TA permet de régénérer des somaclones résistants à la gale commune et que cette résistance est accompagnée de changements au niveau du protéome et au niveau du périderme. Dans la seconde partie de ce projet, l'efficacité d’un traitement à l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D) contre la gale commune a été vérifiée. Les résultats ont été confirmés et une étude protéomique a été faite pour identifier les changements menant à l’induction de la résistance. Parmi les protéines devenues plus abondantes après le traitement au 2,4-D, 50 % sont impliquées dans les réponses de défense et 25 % dans les réponses au stress biotique et abiotique. La protéine la plus abondante est la lipoxygénase (Lox) avec 5,49 fois plus chez les tubercules dont les plants ont été traités au 2,4-D comparés aux témoins. L’effet du traitement au niveau du périderme a été évalué. La subérine extraite du périderme des tubercules dont les plants ont été traités au 2,4-D a induit l’inhibition du développement de la bactérie mais aussi sa capacité à produire de la TA. Les résultats de cette 2ème partie du projet supportent nos hypothèses que le traitement au 2,4-D protège la pomme de terre contre la gale commune en induisant des changements au niveau du protéome et au niveau du périderme. Les protéines rendues plus abondantes indiquent que le traitement au 2,4-D a induit plusieurs voies de réponses aux stress et a aussi impliqué un changement au niveau des barrières physiques du tubercules pour rendre la colonisation plus difficile par l’agent pathogène.