Métabolisme carboné en condition de stress chez la vigne

Essaid Ait Barka&

Nathalie Gaveau-Vaillant

Journées RVVS 1-2 Juillet 2013

Stress Biotique

(agent pathogènes,…)

Stress Abiotique

(pesticides, froid,..)

Sofia 13th December 2008

Stimulation des Défenses Naturelles

Elicitation & Lutte Biologique

Caractérisation Physiologique et Moléculaire

Caractérisation Physiologique et Moléculaire

Stilbènes

Métabolisme secondaire

Protéines PR, expression gènes

Mécanismes de défenses

Métabolisme primaire

Photosynthèse, Respiration

Processus photochimiques, Pigments

Métabolisme carboné, Relations source-puits, flux

Polyamines

J J JA AMMF S O N

Réserves

floraison

véraison

déourrement

Mobilisation des

réserves

Photosynthèse

Restauration des réserves

Photosynthèse

Equilibre carboné dans la

plante

Période de floraison

CIVC 02 Février 2009

Botrytis modifie le métabolisme de l’inflorescence de la vigne

Transport des photo-assimilats

Mobilisation des réserves

FeuilleInflorescence

L’inflorescence distribue 60% de ses photo-assimilats (Vaillant-Gaveau et al. 2011)

Il existe une relation entre la composition glucidique et le développement reproducteur de la vigne (Lebon et al. 2008)

1/ Le pathogène perturbe le métabolisme glucidique de la plante à son avantage (augmente la demande en assimilats)

2/ La plante doit réorganiser ses flux de carbone (pour lutter contre le pathogène ?)

Hypothèse : Après l'attaque par Botrytis cinerea, il y aurait une régulation coordonnée de l’expression des gènes de défenses, stimulation des organes source et des gènes de photosynthèse (hexoses, phytohormones …)

Export Import

?

Moléculesignal ?

↗ Photosynthèse nette et activité PSII

Accumulation de glucose, saccharose et

d’amidon

de ressourcescarbonnées Etablissement et

croissance du pathogène

↗ DéfensesInfection de

l’inflorescencepar Botrytis

Pinot noir

feuille

(Ait Barka et al., 2000 & 2002 ; Compant et al., 2005, 2007 & 2008)

Interaction vigne & B. phytofirmans

Colonisation du système racinaire Pénétration puis diffusion vers la tige

Xylem

endoglucanase

polygalacturonase

Burkholderia phytofirmans PSJN

ou

Souche PsJN Inflorescence (vaisseau)

au bout de 4 à 6 semainesprocessus de pénétration difficile à contrôler…..

Effets bénéfiques de B. phytofirmans chez la vigne

Souche PsJN

ou

Souche PsJNEffet Protecteur

B. cinereaBasses températures (4°C)

Stress abiotique Stress biotique

Effet PGPR

promotion de croissancePsJN Témoin

(Ait Barka et al., 2000; 2002 ; 2006)

B. phytofirmans souche PsJN induit

une augmentation de la PS et de la croissance

une mobilisation du métabolisme carboné (accumulation d’amidon)

une accumulation de la proline

0

5

10

15

Mannose Glucose Fructose Sucrose GalactinolRaffinose Maltose

µmol

.g-1

FW

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

µmol

.g-1

FW

Avant le traitement, les concentrations des sucres solubles est supérieure au niveau des

plants bactérisés

Fernandez et al., MPMI (2012)

Mime/accélère l’acclimatation au froid

0

20

40

60

80

100

0 1 2 5

TS

S (

µm

ol.g

-1 F

W)

Après 1 jour à 4°C, la concentration des TSS au niveau des plants non-bacterisés est similaire à celle au

niveau des plants bactérisés avant le stress

Jours à 4°C

Impact de B. phytofirmans sur le Métabolisme carboné: Quelle démarche entreprendre?

V. vinifera

Spécifique antagonisme

B. phytofirmans

Exsudats

Induction des défenses

B. cinerea

Induction des

défense

sInfec

tion

- B. phytofirmans

- B. phytofirmans + B. cinerea (≠ niveaux d’agressivité)

- B. phytofirmans

- B. phytofirmans + B. cinerea (≠ niveaux d’agressivité) Caractériser le mode d’action de la

bactérie

Analyse des voies métaboliques impliquées dans le métabolisme carboné:

suivi de paramètres classique de la photosynthèse

Activités enzymatiques et expression de gènes (Invertases, Hexokinases, Saccharose synthase, α-amylase, β-amylase,..

Suivi de la variation en sucres (saccharose, glucose, fructose, amidon)

Caractérisation des flux de carbone,

Faire le lien entre la variation des éléments analysés et le taux d’infection par l’agent pathogène.

Feuille/ Fleur/Inflorescence/Baie

Un grand MERCI à toutes les personnes qui ont participé de près ou de loin à

l’avancement de ce travail ….

Christophe Clément, Cédric Jacquard, Fabienne Bailleuil, Florence Fontaine, Lucile Jacquens, Mélodie Sawicki , Parul Vatsa….

Andréas Théocharis, Olivier Fernandez, Sophie Bordiec, Stéphane Compant, …..