Morphological and molecular analyses of host and nonhost interactions involving barley and wheat and the covered smut Pathogen Ustilago hordei

Nous avons étudié par microscopie à lumière et à fluorescence les interactions de l’Ustilago hordei avec le coléoptile de deux cultivars hôtes, les orges ‘Odessa’ (compatible) et ‘Hannchen’ (non compatible, porteuse du gène de résistance Ruh1), et d’un cultivar non hôte, le blé ‘Neepawa’. L’autofluorescence, principalement causée par l’accumulation de callose, apparaissait chez le blé non hôte au bout de 30 à 72 heures, plus tôt que chez l’orge non compatible (72 à 144 heures). Selon les résultats obtenus au moyen de micropuces, plus de la moitié des 893 gènes présentant des différences de régulation étaient présents chez ‘Neepawa’. Chez ce cultivar, 45 % des gènes présentant de telles différences appartenaient à des classes reliées à la défense ou au stress, par rapport à 25 % chez ‘Odessa’ et à 37 % chez ‘Hannchen’. L’expression de ces gènes coïncidait avec les réactions précoces de défense morphologique et était associée à la voie de signalisation de l’acide jasmonique et de l’éthylène (JA/ET). Chez ‘Odessa’ et ‘Hannchen’, les régimes d’expression étaient semblables mais faisaient intervenir moins de gènes et coïncidaient avec les réactions de défense morphologique plus tardives de ces cultivars. Chez ‘Hannchen’ et ‘Neepawa’, nous n’avons observé aucune réaction d’hypersensibilité, mais nous avons constaté une régulation à la hausse de certaines protéines reliées à l’hypersensibilité, dont la bêta-VPE, au bout de 48 heures. Le degré d’expression du gène callose synthase était étroitement associé à l’accumulation de callose. Les gènes de défense s’exprimaient de manière différente selon les divers types de réaction pathologique : cette expression se traduisait par une régulation à la hausse du gène PR-1.1b chez le cultivar incompatible et par une régulation à la baisse d’une protéine non spécifique de transfert des lipides chez le cultivar compatible. La résistance de base du cultivar non hôte et la résistance dépendant du gène Ruh1 étaient toutes deux associées à une régulation à la hausse de la transcription des gènes EDS1 et PAD4, qui intervient dans ces deux types de résistance aux pathogènes non virulents. L’application de jasmonate de méthyle, d’acide salicylique et d’éthylène aux feuilles a révélé que ces trois composés de signalisation provoquent une forte régulation à la hausse uniquement du gène PR1.1b et seulement une faible régulation à la hausse de la majorité des gènes de défense.