Guus Bakkeren, PhD.

Image Guus Bakkeren
Chercheur

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 du charbon vêtu de l’orge (Ustilago hordei), afin de trouver de nouveaux gènes de résistance et de mettre au point de nouvelles méthodes de protection des cultures.

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:

• Projet de recherche sur les approches de génomique visant l’atténuation des menaces fongiques touchant les cultures, en collaboration avec B. Saville, Université Trent (Ontario); porte sur des analyses du transcriptome à grande échelle du champignon de la rouille des céréales et d’autres champignons lors de l’infection des plantes-hôtes

• Séquençage de plusieurs génomes de P. triticina et analyses comparatives (C. Cuomo, Broad Institute, Cambridge [Massachussetts]), J. Fellers (département américain de l’Agriculture [USDA], Manhattan [Kansas]) et L. Szabo, J. Kolmer (USDA, St. Paul [Minnesota]); Michael Smith Genome Sciences Centre, Vancouver (Colombie-Britannique).

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

Pour une liste complète de publications, visitez : AAC en ligne

 

Publications choisies :

(Pour voir la liste complète, y compris les fichiers PDF et les résumés, cliquer ici.)

Yadav, V., Sun, S., Billmyre, B., Thimmappa, B.C., Bakkeren, G., Cuomo, C., Heitman, J. and Sanyal, K. 2018. RNAi-dependent centromere evolution in closely related fungal species. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.115(12), 3108-3113. DOI: 10.1073/pnas.1713725115

 

Panwar, V., Jordan, M., McCallum, B. and Bakkeren, G. 2017. Host-induced silencing of essential genes in Puccinia triticina through transgenic expression of RNAi sequences reduces severity of leaf rust infection in wheat. Plant Biotechnol. J. 16(5), 1013-1023. DOI:10.1111/pbi.12845

 

Cuomo, C, Bakkeren, G., Khalil, H.B., Panwar, V., Joly, D., Linning, R., Sakthikumar, S., Song, X., Adiconis, X., Fan, L., Goldberg, J. M., Levin, J.Z., Young, S., Zeng, Q., Anikster, Y., Bruce, M., Wang, M., Yin, C., McCallum, B., Szabo, L.J., Hulbert, S., Chen, X. and Fellers, J.P. 2017. Comparative analysis highlights variable genome content of wheat rusts and divergence of the mating loci. G3: Genes|Genomes|Genetics. 7(2): 361-376. DOI:10.1534/g3.116.032797

 

Panwar, V. and Bakkeren, G. 2017. Investigating gene function in cereal rust fungi by plant-mediated virus-induced gene silencing. In: Wheat Rust Diseases: Methods and Protocols. Ed. S. Periyannan. Springer New York: 115-124. DOI:10.1007/978-1-4939-7249-4_10. pp. 115-124

 

Coelho, M., Bakkeren, G., Sun, S., Hood, M. E., and Giraud, T. 2017. FUNGAL SEX: THE BASIDIOMYCOTA. 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

 

Bakkeren, G., Joly, D. L. and Duplessis, S. 2016. Genomics research on non-model plant pathogens: delivering novel insights into rust fungus biology. Front. Plant Sci. 5: 216. Editorial to Frontiers E-book (http://journal.frontiersin.org/researchtopic/1925/genomics-research-on-non-model-plant-pathogens-delivering-novel-insights-into-rust-fungus-biology). DOI:10.3389/fpls.2016.00216

 

Panwar, V., McCallum, B., Jordan, M., Loewen, M., Fobert, P., McCartney, C. and Bakkeren, G. 2016. RNA silencing approaches for identifying pathogenicity and virulence elements towards engineering crop resistance to plant pathogenic fungi. In: CABI Reviews. Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources. 11(027). DOI:10.1079/PAVSNNR201611027

 

Panwar, V., McCallum, B. and Bakkeren, G. 2015. A functional genomics method for assaying gene function in phytopathogenic fungi through host-induced gene silencing mediated by Agroinfiltration. In: Plant Gene Silencing: Methods and Protocols. Eds. Mysore, K. S. and Muthappa, S-K. Springer New York. Chapter 13: 179-189. DOI:10.1007/978-1-4939-2453-0

 

Ali, S., Laurie, J.D., Linning, R., Cervantes-Chávez, J.A., Gaudet, D. and Bakkeren, G. 2014. An immunity-triggering effector from the barley smut fungus Ustilago hordei resides in an Ustilaginaceae-specific cluster bearing signs of transposable element-assisted evolution. PLoS Pathogens 10: e1004223. DOI:10.1371/journal.ppat.1004223

 

Bruce, M., K. A. Neugebauer, D. L. Joly, P. Migeon, C. A. Cuomo, S. Wang, E. Akhunov, G. Bakkeren, J. A. Kolmer and J. P. Fellers. 2014. Using transcription of six Puccinia triticina races to identify the effective secretome during infection of wheat. Front. Plant Sci. 4, 520. DOI:10.3389/fpls.2013.00520

 

Lefebvre, F., Joly, D.L., Labbé, C., Teichmann, B., Linning, R., Belzile, F., Bakkeren, G. and Bélanger, R.R. 2013. The transition from a phytopathogenic smut ancestor to an anamorphic biocontrol agent deciphered by comparative whole genome analysis. Plant Cell 25, 1946-1959

 

Laurie, J. D., Linning, R., Wong, P. and Bakkeren G. 2013. Do TE activity and counteracting genome defenses, RNAi and methylation, shape the sex lives of smut fungi? Plant Signal. Behavior 8, e23853

 

Panwar, V., McCallum, B. and Bakkeren, G. 2013. Host-generated trans-specific RNAi of wheat leaf rust fungus Puccinia triticina pathogenicity genes induced by the Barley stripe mosaic virusPlant Mol Biol 81, 595-608

 

Fellers, J. P., Soltani, B. M., Bruce, M., Linning, R., Cuomo, C. A., Szabo, L. and Bakkeren, G. 2013. Conserved loci of leaf and stem rust share synteny interrupted by lineage-specific influx of repeat elements. BMC Genomics 14:60

 

Panwar, V., McCallum, B. and Bakkeren, G. 2013. Endogenous silencing of Puccinia triticina pathogenicity genes through in planta-expressed sequences leads to suppression of rust diseases on wheat. Plant J 73, 521-532

 

Laurie, J. D., Ali, S. Linning, R., Mannhaupt, G., Wong, P., Güldener, U., Münsterkötter, M., Moore, R., Kahmann, R., Bakkeren, G., and Schirawski, J. 2012. Genome comparison of barley and maize smut fungi reveals targeted loss of RNA silencing components and species-specific presence of TEs. Plant Cell 24, 1733-1745