Identification of Late Blight Resistance-Related Metabolites and Genes in Potato through Nontargeted Metabolomics

Le mildiou, causé par le Phytophthora infestans, entraîne une diminution considérable de la productivité des cultures de pomme de terre (Solanum tuberosum) partout dans le monde. Chez la pomme de terre, la résistance au mildiou est soit qualitative, soit quantitative. La résistance qualitative, régie par les gènes de résistance (R) spécifiques à chaque race, est bien caractérisée et confère aux individus une résistance complète, mais non durable. La résistance quantitative, régie par des polygènes, confère aux individus une résistance partielle, mais durable. Les mécanismes qui régissent la résistance quantitative ont été peu étudiés et ne sont pas efficacement utilisés dans le cadre des programmes d’amélioration. Nous avons soumis des cultivars de pomme de terre résistant (F06037) et sensible (Shepody) à un profilage métabolique non ciblé, au moyen de la chromatographie liquide à haute résolution et de la spectrométrie de masse, en vue de mieux comprendre les mécanismes de la résistance quantitative contre le P. infestans (génotype US-8). Dans le cas du cultivar F06037, une production élevée des amides de l’acide hydroxycinnamique (HCAA) issus de la voie des phénylpropanoïdes a été observée après inoculation de l’agent pathogène. En outre, l’abondance de transcrits correspondant à des enzymes qui catalysent la synthèse de ces métabolites, notamment la 4­coumarate:CoA ligase, la tyrosine décarboxylase, l’ornithine décarboxylase, la tyramine hydroxycinnamoyl transférase et la putrescine hydroxycinnamoyl transférase, était plus élevée chez le génotype résistant que chez le génotype sensible. Le séquençage des gènes qui codent ces enzymes a révélé la présence de polymorphismes mononucléotidiques entre les génotypes résistant et sensible, et la modification des acides aminés était associée à des mutations faux-sens qui modifiaient la fonction des protéines. Les HCAA présents sur la paroi des cellules hôtes inhibent la colonisation par l’agent pathogène et réduisent ainsi l’expansion de la lésion. En outre, ces amides agissent comme phytoalexines et, de ce fait, entraînent une diminution de la biomasse de l’agent pathogène. Après validation, les HCAA pourraient être utilisés comme biomarqueurs de la résistance au mildiou. En outre, les gènes candidats présumés pourraient être utilisés pour la mise au point de marqueurs spécifiques d’allèles et servir dans le cadre des programmes d’amélioration assistée par marqueur ou, après validation, être empilés au moyen de techniques cisgéniques pour l’obtention de cultivars élites.