Guus Bakkeren, Ph.D.

Chercheur scientifique

Les travaux de génétique moléculaire et de biologie cellulaire de mon groupe de recherche visent la compréhension des interactions entre plantes et microbes, notamment les caractéristiques qui font que certains microbes sont pathogènes, comme les facteurs de pathogénicité et de virulence (y compris les systèmes de reproduction fongiques). Nous étudions la façon dont les végétaux réagissent aux infections (par ex., l’hébergement et la reconnaissance de champignons biotrophes entraînant des réactions de défense et de résistance), ce qui comprend l’action d’effecteurs susceptibles de bloquer la transmission des signaux de défense chez l’hôte, mais aussi d’effecteurs qui suscitent des réactions de défense et de résistance (effecteurs d’avirulence). Nous nous servons d’analyses de génomes entiers et d’approches comparatives pour exploiter des agents pathogènes céréaliers, particulièrement le champignon de la rouille des feuilles, ou rouille brune, du blé (Puccinia triticina) et le champignon du charbon couvert de l'orge et de l'avoine (Ustilago hordei), afin de trouver de nouveaux gènes de résistance et de mettre au point de nouvelles méthodes de protection des cultures.

Agriculture et Agroalimentaire Canada

Centre de recherche et de développement de Summerland

Recherche et / ou projets en cours

J’étudie deux agents pathogènes fongiques biotrophes touchant les céréales : le champignon de la rouille des feuilles, ou rouille brune, du blé (Puccinia triticina) et celui du charbon vêtu de l’orge (Ustilago hordei), que j’utilise comme système modèle des champignons du genre Ustilago infectant les céréales à petits grains. Dans le cadre de mes projets, je produis des ressources génomiques : séquençage de génomes entiers (avec assemblage et annotation), transcriptomes, analyses comparatives de nombreux isolats naturels, etc. Ces ressources sont ensuite exploitées aux fins de la génomique fonctionnelle, de la protéomique et de l’étude des effecteurs d’avirulence et de virulence, et ce, au moyen de méthodes propres à la génétique et à la biologie moléculaires. Ces travaux permettent de mieux comprendre les façons dont les agents pathogènes causent des maladies et de découvrir des gènes de résistance et de sensibilité afin d’élaborer des stratégies de protection des cultures.

Des travaux d’avant-garde sont faits sur deux agents pathogènes qui touchent les pommes : la bactérie Erwinia amylovora (cause le feu bactérien) et le champignon ascomycète Venturia inæqualis (cause la tavelure du pommier). Les sujets étudiés comprennent le séquençage de génomes entiers visant à cerner les structures des populations concernées au Canada, ainsi que les facteurs de virulence et la base moléculaire de la résistance aux pesticides. Nous élaborons aussi des essais de virulence pouvant servir d’outils d’amélioration génétique de la résistance.

Énoncés de recherches/projets

Objectifs à long terme: Comprendre les mécanismes par lesquels les champignons pathogènes causent des maladies dans les cultures céréalières canadiennes et, à l’inverse, comprendre les mécanismes de défense des plantes-hôtes, le tout afin de mettre au point de nouvelles méthodes pour introduire une résistance à la maladie plus durable dans les cultures canadiennes.

Incidence: Nos travaux aideront d’une part à la mise au point de matériel génétique capable de résister à un large éventail de maladies et, d’autre part, à la mise en place de cultures plus écologiques. Les consommateurs profiteront de produits plus sains et plus abordables, ne contenant que peu ou pas de résidus de pesticides; indirectement, ils bénéficieront aussi d’un environnement moins pollué. Les producteurs, quant à eux, verront leur dépendance aux pesticides toxiques réduite, en plus d’avoir accès à des méthodes de production plus économiques et plus durables sur le plan écologique.

Organisation: La Direction générale des sciences et de la technologie d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) mène des recherches dans 20 centres d’AAC, situés un peu partout au Canada. Mon groupe travaille au CRD de Summerland (Centre de recherche et de développement de Summerland; laboratoire de G. Bakkeren à Summerland [Colombie-Britannique]).

Programme de recherche: Contribue aux Programmes nationaux d’amélioration de la résistance aux maladies et de la lutte contre les agents pathogènes dans les céréales et les pommes, et ce, en collaboration avec plusieurs centres et universités, au Canada et à l’international.

COLLABORATIONS ACTUELLES

Des scientifiques du AAFC-Cereal Research Centre, Morden, MB, et des centres de recherche d'AAC à Lethbridge, AB, et à Ottawa, ON.

Faculté des Michael Smith Laboratories (Dr. X. Li), et Département de botanique (Dr. Y. Zhang), et Dr. G. Brar, Faculty of Land and Food Systems, UBC, Vancouver, BC, Canada; Dr. R. Kutcher, University of Saskatchewan, SK, Canada.

Entreprise Terramera basée à Vancouver dans le cadre d'un projet conjoint financé par le Digital Technology Supercluster Project “Precision Agriculture to Improve Crop Health” , qui comprend le Dr. B. Saville, Trent University, ON, et les Drs. C. Pozniak et A. Sharpe, U. of Saskatchewan, SK, Canada.

Au niveau international: Dr. J. Fellers, USDA-ARS, Manhattan, KS, États-Unis; Dr. L. Szabo, USDA-ARS, Cereal Disease Laboratory, St. Paul, MN, États-Unis; Dr. C. Cuomo, Broad Institute, MIT, Cambridge, MA, États-Unis; Dr. D Saunders, John Innes Centre, Norwich, Royaume-Uni.

Prix et études

ÉTUDES POSTSECONDAIRES

Doctorat en microbiologie 1989 Université de Bâle, Suisse

Maîtrise ès sciences – 1984 Université agricole de Wageningue,

sciences moléculaires* Pays-Bas

Baccalauréat en sciences – 1981 Université agricole de Wageningue,

sciences moléculaires* Pays-Bas

POSTES OCCUPÉS

Chercheur depuis mai 1998 Agriculture et Agroalimentaire Canada, CRD de Summerland (C.-B.)

Prof. auxiliaire (honoraire) depuis nov. 1999 Département de botanique, Université de la Colombie-Britannique, Vancouver (C.-B.), Canada

Associé de recherche d’avril 1993 à déc. 1997 Michael Smith Laboratories, Université de la Colombie-Britannique, Vancouver (C.-B.), Canada

Chercheur postdoctoral d’oct. 1990 à mars 1993 Michael Smith Laboratories, Université de la Colombie-Britannique, Vancouver (C.-B.), Canada

Chercheur postdoctoral de janv. 1990 à août 1990 Institut Friedrich Miescher, Bâle, Suisse

Principales publications

Dinushika Thambugala, Colin Hiebert, Brent McCallum, Mallorie Lewarne, Andriy Bilichak, Curtis Pozniak, Guus Bakkeren, Harmeet Singh Chawla, Curt McCartney (2023) Fine mapping of the wheat leaf rust resistance gene Lr2a. International Plant and Animal Genome Conference, January 13-18, 2023, San Diego
2023 - Consulter les détails de la publication
Bykova NV, Rampitsch C, McCallum B, Bakkeren G, Wang X, Huang M, Fernando U, Radovanovic N, Rampitsch M, Linning R (2021) Profiling the total and nuclear proteomes of host-pathogen interactions of the wheat Thatcher near-isogenic line for Lr2a resistance gene with virulent and avirulent races of Puccinia triticina. 4th International Plant Proteomics Organization (INPPO) Conference. Virtual Conference hosted from Winnipeg, Canada, March 9-11, 2021. Poster http://www.inppo2020.org/
2021 - Consulter les détails de la publication
Ökmen, B., Schwammbach, D., Bakkeren, G., Neumann, U., Doehlemann, G. (2021). The ustilago hordei-barley interaction is a versatile system for characterization of fungal effectors. Journal of Fungi, [online] 7(2), 1-17. http://dx.doi.org/10.3390/jof7020086
2021 - Consulter les détails de la publication
Parcey, M., Gayder, S., Morley-Senkler, V., Bakkeren, G., Úrbez-Torres, J.R., Ali, S., Castle, A.J., Svircev, A.M. (2020). Comparative genomic analysis of Erwinia amylovora reveals novel insights in phylogenetic arrangement, plasmid diversity, and streptomycin resistance. Genomics, [online] 112(5), 3762-3772. http://dx.doi.org/10.1016/j.ygeno.2020.04.001
2020 - Consulter les détails de la publication
Montenegro Alonso, A.P., Ali, S., Song, X., Linning, R., Bakkeren, G. (2020). UhAVR1, an HR-Triggering Avirulence Effector of Ustilago hordei, Is Secreted via the ER�Golgi Pathway, Localizes to the Cytosol of Barley Cells during in Planta-Expression, and Contributes to Virulence Early in Infection. Journal of Fungi, [online] 6(3), 1-32. http://dx.doi.org/10.3390/jof6030178
2020 - Consulter les détails de la publication
Wang, X., Che, M.Z., Khalil, H.B., McCallum, B.D., Bakkeren, G., Rampitsch, C., Saville, B.J. (2020). The role of reactive oxygen species in the virulence of wheat leaf rust fungus Puccinia triticina. Environmental Microbiology, [online] 22(7), 2956-2967. http://dx.doi.org/10.1111/1462-2920.15063
2020 - Consulter les détails de la publication
Huang M, Fernando U, Djuric-Ciganovic S, Wang X, Bakkeren G, Linning R, Bykova NV, Rampitsch C (2018) Quantitative proteomic approaches to characterize the dynamic and comprehensive defence responses of wheat to leaf rust. 66th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, San Diego, CA, USA, June 3-7, 2018. Poster
2018 - Consulter les détails de la publication
Panwar, V., Jordan, M., McCallum, B., Bakkeren, G. (2018). Host-induced silencing of essential genes in Puccinia triticina through transgenic expression of RNAi sequences reduces severity of leaf rust infection in wheat. Plant Biotechnology Journal, [online] 16(5), 1013-1023. http://dx.doi.org/10.1111/pbi.12845
2018 - Consulter les détails de la publication
Yadav, V., Sun, S., Billmyre, R.B., Thimmappa, B.C., Shea, T., Lintner, R., Bakkeren, G., Cuomo, C.A., Heitman, J., Sanyal, K. (2018). RNAi is a critical determinant of centromere evolution in closely related fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, [online] 115(12), 3108-3113. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1713725115
2018 - Consulter les détails de la publication
Coelho, M., Bakkeren, G., Sun, S., Hood, M. E., and Giraud, T. 2017. FUNGAL SEX: THE BASIDIOMYCOTA. Book chapter in: “The Fungal Kingdom”, Section 2: Life of Fungi. Eds. Neil Gow and Joseph Heitman. ASM Press, Microbiology spectrum, 5(3). DOI:10.1128/microbiolspec.FUNK-0046-2016
2017 - Consulter les détails de la publication
Panwar, V. and Bakkeren, G. (2017). Investigating Gene Function in Cereal Rust Fungi by Plant-Mediated Virus-Induced Gene Silencing. Wheat Rust Diseases: Methods and Protocols. S. Periyannan. New York, NY, Springer New York: 115-124. DOI:10.1007/978-1-4939-7249-4_10
2017 - Consulter les détails de la publication
Cuomo, C. A., G. Bakkeren, H. B. Khalil, V. Panwar, D. Joly, R. Linning, S. Sakthikumar, X. Song, X. Adiconis, L. Fan, J. M. Goldberg, J. Z. Levin, S. Young, Q. Zeng, Y. Anikster, M. Bruce, M. Wang, C. Yin, B. McCallum, L. J. Szabo, S. Hulbert, X. Chen and J. P. Fellers. 2017. Comparative analysis highlights variable genome content of wheat rusts and divergence of the mating loci. G3: Genes|Genomes|Genetics 7(2): 361-376
2017 - Consulter les détails de la publication
Panwar, V., B. McCallum, M. Jordan, M. Loewen, P. Fobert, C. McCartney and G. Bakkeren (2016). RNA silencing approaches for identifying pathogenicity and virulence elements towards engineering crop resistance to plant pathogenic fungi. CABI Reviews. Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources. Wallingford, UK, CABI. DOI:10.1079/PAVSNNR201611027
2016 - Consulter les détails de la publication
Bakkeren, G., Joly, D.L., et Duplessis, S. (2016). « Editorial: Genomics research on non-model plant pathogens: delivering novel insights into rust fungus biology. », Frontiers in Plant Science. doi : 10.3389/fpls.2016.00216
2016 - Consulter les détails de la publication
McCallum, B.D., Hiebert, C.W., Cloutier, S., Bakkeren, G., Rosa, S.B., Humphreys, D.G., Marais, G.F., McCartney, C.A., Panwar, V., Rampitsch, C., Saville, B.J., et Wang, X. (2016). « A review of wheat leaf rust research and the development of resistant cultivars in Canada. », Canadian Journal of Plant Pathology, 38(1), p. 1-18. doi : 10.1080/07060661.2016.1145598
2016 - Consulter les détails de la publication
Segovia, V., Bruce, M., Shoup Rupp, J.L., Huang, L., Bakkeren, G., Trick, H.N., Fellers, J.P. (2016). Two small secreted proteins from Puccinia triticina induce reduction of ß-glucoronidase transient expression in wheat isolines containing Lr9, Lr24 and Lr26. Canadian Journal of Plant Pathology, [online] 38(1), 91-102. http://dx.doi.org/10.1080/07060661.2016.1150884
2016 - Consulter les détails de la publication
Panwar, V., McCallum, B.D., et Bakkeren, G. (2015). « A functional genomics method for assaying gene function in phytopathogenic fungi through host-induced gene silencing mediated by Agroinfiltration. », dans Mysore, K.S. and Senthil-Kumar, M. (dir.) - Methods in Molecular Biology Series, Springer New York, Chapitre 13, p. 179-189.
2015 - Consulter les détails de la publication
Montenegro-Alonso, A.P., Ali, S., Linning, R., Grewal, T.S., et Bakkeren, G. (2015). « Functional characterization of barley smut fungus, Ustilago hordei, avirulence effector UhAvr1. », Botany 2015, Shaw Convention Center, Edmonton, Alberta, Canada, July 25-29, 2015. (Résumé)
2015 - Consulter les détails de la publication
Bakkeren, G., Linning, R., Joly, D.L., Khalil, H.B., Wang, X., Panwar, V., Mullock, B., Goldberg, J., Young, S., Fellers, J.P., Szabo, L.J., Hulbert, S., Chen, X., Hamelin, R.C., McCallum, B.D., Cuomo, C.A., et Saville, B.J. (2015). « Comparative genomics of rust fungi to probe wheat interactions; the road to crop protection. », Botany 2015, Shaw Convention Center, Edmonton, Alberta, Canada, July 25-29, 2015, Invited oral presentation. (Résumé)
2015 - Consulter les détails de la publication
Bakkeren, G., Fellers, J.P., Linning, R., Szabo, L.J., Hulbert, S., Chen, X., McCallum, B.D., Wang, X., Hamelin, R.C., Saville, B.J., Saville, B.J., et Cuomo, C.A. (2015). « Mating-type genes in cereal rust fungi. », 28th Fungal Genetics Conference, Pacific Grove, CA, USA, March 17-22, 2015, Invited oral presentation. (Résumé)
2015 - Consulter les détails de la publication