Identification de nouvelles séquences de gènes R chez leThinopyrum intermedium
Citation
M. Frick, C. Harvey, D. Mohler-Penna, J. Larsen and A. Laroche. 2019. Identification of Novel R Gene Sequences from Thinopyrum intermedium. Proceedings of the 40th Annual Meeting of the Plant Pathology Society of Alberta Lacombe, AB 2019/11/04 - 2019/11/06
Résumé en langage clair
La rouille jaune est une grave maladie fongique présente sur tous les continents où est cultivé le blé. Elle constitue un problème important au Canada depuis l’an 2000, où des isolats tolérants à la chaleur et plus agressifs ont été identifiés dans l’Ouest canadien. Chaque année, de nouveaux isolats de rouille jaune sont transportés au Canada par le vent depuis les États Unis et le Mexique. Dans les années 2000, très peu de gènes de résistance à la rouille jaune avaient été incorporés aux cultivars de blé canadiens. Si plus de 90 gènes de résistance à la rouille jaune ont été identifiés, seulement deux de ces gènes (Yr5 et Yr15) sont efficaces partout dans le monde. Cinq ou six autres gènes de résistance à la rouille jaune sont également efficaces dans la plupart des régions de l’Amérique du Nord. Un défi particulier est la capacité de la rouille jaune à rendre inefficaces les gènes de résistance du blé lorsqu’un seul gène est exposé à l’agent pathogène. Par conséquent, l’accumulation pyramidale de plusieurs gènes différents est nécessaire pour produire une résistance stable et durable. Il y a plus de soixante ans, les espèces sauvages apparentées au blé, comme l’agropyre intermédiaire, étaient utilisées pour identifier des gènes et les incorporer au blé, ce qui représentait une tâche longue et très difficile. C’est ainsi que l’on a obtenu la plupart des gènes qui ont été utilisés jusqu’à présent pour protéger le blé contre différents agents pathogènes. Compte tenu de l’érosion continue de la résistance aux maladies par les agents pathogènes ainsi que du faible nombre de gènes de résistance fonctionnels qui sont accessibles, il est urgent d’identifier de nouveaux gènes de résistance efficaces pour protéger l’industrie canadienne du blé. En tirant parti de technologies mises au point récemment, nous avons généré des banques de gènes à partir de 15 lignées individuelles d’agropyre intermédiaire, toutes très résistantes à la rouille jaune. Grâce au dépistage dans ces banques de gènes, y compris le séquençage et l’assemblage de gènes, nous avons pu identifier 282 séquences génétiques uniques représentant de nouveaux gènes de résistance putatifs. Nous avons sélectionné un sous ensemble de 66 gènes putatifs présents dans toutes les lignées pour en évaluer la fonctionnalité. D’après la séquence de chaque gène putatif, ces gènes appartiennent à deux classes de gènes dont on sait qu’ils confèrent une résistance contre les agents pathogènes des plantes. Nous en sommes à l’étape de resynthétiser ces gènes avant de démontrer leur fonctionnalité en les insérant dans une lignée de blé sensible à la rouille jaune et d’évaluer leur efficacité contre cette dernière.
Résumé
La rouille jaune peut entraîner une baisse de rendement de plus de 80 % chez les cultivars de blé sensibles. Elle est un problème dans toutes les régions du monde où est cultivé le blé. Les isolats de rouille en constante évolution ont mis à rude épreuve les gènes de résistance (R) du blé. À l’heure actuelle, seulement deux gènes R (Yr5 et Yr15) sont efficaces partout dans le monde, bien que plusieurs autres demeurent efficaces dans certaines régions. Traditionnellement, les espèces sauvages apparentées au blé ont été utilisées comme réservoirs de différents gènes de résistance aux maladies pour l’amélioration du blé. Cette approche a été limitée dans les 50 dernières années en raison de la difficulté des travaux et du temps nécessaire pour les mener à terme. Étant donné l’érosion continue de la résistance connue aux maladies, il est urgent d’identifier de nouveaux gènes de résistance efficaces contre différents agents pathogènes, y compris la rouille jaune. Nous présenterons un rapport sur l’identification et la caractérisation de gènes R putatifs isolés à partir de quinze différentes lignées de Thinopyrum intermedium résistantes à la rouille jaune. Nous avons suivi le protocole RenSeq pour trouver des séquences R putatives en nous fondant sur l’identification de 979 séquences non redondantes analogues à celles de gènes R, repérées dans des bases de données sur les Triticeae et les Brachypodium. L’assemblage des résultats du séquençage a produit 282 séquences uniques dans au moins une lignée, dont 66 séquences présentes dans les 15 lignées. Ces séquences représentent 14 gènes CC NBS LRR, 51 gènes LRR kinase et 1 gène kinase dont la majorité des séquences sont exprimées. Nous présenterons une comparaison de ces séquences entre elles et par rapport aux séquences connues ainsi que l’approche que nous avons suivie pour valider leur fonctionnalité.