The genome of the yellow potato cyst nematode, Globodera rostochiensis, reveals insights into the basis of parasitism and virulence
Citation
Eves-van den Akker, S., Laetsch, D.R., Mimee, B., Thorpe, P., Lilley, C.J., Danchin, E.G.J., da Rocha, M.R., Rancurel, C., Holroyd, N.E., Cotton, J.A., Szitenberg, A., Grenier, É., Montarry, J., Duceppe, M.-O., Boyes, I., Marvin, J.M.C., Jones, L.M., Yusup, H.B., Lafond-Lapalme, J., Esquibet, M., Sabeh, M., Rott, M., Overmars, H., Finkers-Tomczak, A., Smant, G., Koutsovoulos, G., Blok, V., Mantelin, S., Cock, P.J.A., Phillips, W., Henrissat, B., Urwin, P.E., Blaxter, M., et Jones, J.T. (2016). « The genome of the yellow potato cyst nematode, Globodera rostochiensis, reveals insights into the basis of parasitism and virulence. », Genome Biology, 17(Article 124), p. 1-23. doi : 10.1186/s13059-016-0985-1
Résumé
Contexte : Le nématode doré de la pomme de terre Globodera rostochiensis est un phytopathogène dévastateur d’importance économique mondiale. À partir de ses glandes pharyngiennes, ce parasite biotrophe sécrète des effecteurs, dont certains ont été acquis par transfert horizontal de gènes, qui altèrent les processus de l’hôte et facilitent le parasitisme. Le G. rostochiensis est classé en divers pathotypes présentant des phénotypes différents liés à la rupture de la résistance des plantes.
Résultats : Nous avons généré un assemblage génomique de haute qualité pour le pathotype Ro1 du G. rostochiensis, identifié les effecteurs putatifs et les événements de transfert horizontal de gènes, dressé une carte de l’expression génique au cours du cycle vital en accordant une attention toute particulière aux principales transitions parasites et séquencé les génomes de huit populations, dont quatre pathotypes additionnels, pour caractériser la variation. Le transfert horizontal de gènes contribue à 3,5 % des gènes prédits, dont environ 8,5 % sont déployés en tant qu’effecteurs. Plus du tiers de tous les gènes effecteurs sont regroupés en 21 « ilôts d’effecteurs » putatifs dans le génome. Nous avons identifié en amont un motif d’éléments promoteurs de la glande dorsale (appelé boîte DOG) chez des représentants de 26 des 28 familles d’effecteurs de la glande dorsale, et nous avons prédit la présence d’un super ensemble d’effecteurs putatifs associé à ce motif. Nous avons validé par hybridation in situ l’expression dans les cellules glandulaires de deux nouveaux gènes et répertorié les effecteurs contenant des éléments promoteurs de la glande dorsale en nous fondant sur les génomes de nématodes à kystes disponibles. Une comparaison de la diversité des effecteurs entre les différents pathotypes a révélé l’existence d’une corrélation avec la rupture de la résistance des plantes.
Conclusions : Les ressources génomiques du G. rostochiensis développées dans le cadre de cette recherche paveront la voie à de nouvelles avancées majeures dans notre compréhension du phytoparasitisme par les nématodes. Les effecteurs contenant des éléments promoteurs de la glande dorsale jouent un rôle de premier plan dans la course évolutive aux armements opposant les plantes aux parasites, et la capacité de prédire l’expression des cellules glandulaires laisse présager des avancées rapides dans notre compréhension de leurs rôles et de leurs mécanismes d’action.