Profilage du transcriptome de deux lignées pures de maïs ayant des réponses différentes à la fusariose de l’épi en vue de l’identification de gènes de résistance potentiels
Citation
Kebede, A.Z., Johnston, A., Schneiderman, D., Bosnich, W., Harris, L.J. (2018). Transcriptome profiling of two maize inbreds with distinct responses to Gibberella ear rot disease to identify candidate resistance genes. BMC Genomics, [online] 19(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12864-018-4513-4
Résumé en langage clair
La fusariose de l'épi est une maladie majeure du maïs au Canada causée par un champignon qui peut aussi infecter de nombreuses autres cultures céréalières comme le blé, l'orge et l'avoine. Le champignon fait moisir les grains de céréales et les contamine avec des composés toxiques, ce qui les rend impropres à la consommation humaine et animale. Le programme de sélection du maïs d'AAC a mis au point des lignées de maïs qui sont plus résistantes à la fusariose de l'épi, mais le mécanisme de résistance comme tel demeure obscur. Nous avions précédemment constaté que cette résistance pouvait être cartographiée dans des régions spécifiques sur cinq des dix chromosomes du maïs. Dans la présente étude, nous avons comparé la réaction au pathogène de la fusariose d’une lignée de maïs très sensible à la maladie et d'une lignée résistante. Nous avons constaté que lorsque les grains de maïs étaient infectés, l'expression de 1223 gènes augmentait dans les lignées sensible et résistante. Bon nombre des gènes qui étaient activés dans la lignée sensible après l'infection étaient déjà activés dans la lignée résistante avant l'infection. Nous avons ensuite sélectionné un sous-ensemble de 81 gènes qui avaient été cartographiés dans les régions chromosomiques associées à la résistance à la fusariose de l’épi que nous avons désignés comme gènes potentiels de résistance. Si nous arrivons à comprendre le fonctionnement de ces gènes, nous pourrions sans doute comprendre comment le maïs réussit à résister aux maladies fongiques, ce qui nous permettrait de mettre au point des lignées plus résistantes.
Résumé
© Les auteurs, 2018. Contexte. La fusariose de l'épi est une des maladies fongiques du maïs les plus importantes sur le plan économique en zone tempérée à cause des grains moisis contaminés par des mycotoxines dangereuses pour la santé. Pour mettre au point des génotypes résistants et lutter contre cette maladie, il faut comprendre les interactions hôte-pathogène. Résultats. Nous avons examiné les profils de transcriptomes issus du séquençage de l’ARN de deux lignées pures de maïs, dont les épis en développement ont été inoculés avec le champignon ou avec un blanc. Nous avons ensuite identifié les transcrits exprimés de façon différentielle et proposé des gènes candidats pour cartographier les loci de caractères quantitatifs (QTL) de résistance à la fusariose de l’épi. Au total, 1255 transcrits étaient significativement régulés à la hausse (p ≤ 0,05) à cause de l’infection fongique, et ce, tant dans la lignée pure sensible que dans la lignée pure résistante. Nous avons constaté qu’un plus grand nombre de transcrits étaient régulés à la hausse dans la lignée sensible (1174) que dans la lignée résistante (497), et ces nombres augmentaient à mesure que l'infection progressait de 1 à 2 jours après l'inoculation. En nous concentrant sur les gènes exprimés de façon différentielle situés dans les régions QTL de la résistance à la fusariose de l’épi, nous avons identifié 81 gènes impliqués dans le transport membranaire, la régulation hormonale, la modification de la paroi cellulaire, la détoxification cellulaire et la biosynthèse de protéines et phytoalexines associées à la pathogenèse comme gènes candidats contribuant à la résistance. Nous avons utilisé la PCR numérique par gouttelettes pour valider les profils d'expression d'un sous-ensemble de ces gènes candidats provenant de régions QTL de la lignée résistante et avons pu déterminer qu’ils se trouvaient sur les chromosomes 1, 2 et 9. Conclusion. En cherchant dans les profils d’expression génique globaux des gènes exprimés de façon différentielle et en cartographiant les régions QTL associées à la résistance, nous avons identifié des gènes potentiels de la résistance à la fusariose de l'épi sur plusieurs chromosomes du maïs, ce qui pourrait aider à mieux comprendre les mécanismes de résistance au Fusarium.