Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Stress biotique abiotique“

Les mycorhizes arbusculaires constituent la symbiose végétale la plus répandue à l’échelle planétaire. Les champignons concernés, regroupés dans le phylum Glomeromycota et distribués sur l’ensemble des écosystèmes, colonisent la majorité des plantes terrestres. Aux avantages bien connus des mycorhizes sur la croissance végétale, s’ajoutent plusieurs bénéfices, notamment pour la survie des plantes, leur biodiversité, l’impact sur la microflore du sol et le potentiel d’agent de réduction des stress tant abiotiques que biotiques. Devant une telle panoplie d’avantages pour les plantes et l’environnement, on pourrait croire que les mycorhizes représentent une panacée à plusieurs problèmes liés à la production et à la protection des végétaux. Le complexe « plante-mycorhize-parasite-environnement » constitue la norme à maintenir ou à retrouver pour assurer la durabilité de l’environnement. Le fonctionnement des mycorhizes comme agent de lutte biologique touche globalement cinq mécanismes d’interaction. Certains concernent directement la plante, soit : 1) une stimulation de croissance par le biais d’un apport nutritif accru et une meilleure santé végétale, 2) une transformation morphologique au niveau racinaire, 3) l’induction ou la suppression de mécanismes de défense, notamment ceux impliquant plusieurs enzymes. D’autres agissent sur le parasite : 4) via une compétition directe avec les champignons mycorhiziens liée à la disponibilité de nutriments et de sites d’infection, et sur la structure et la qualité du sol, par le biais d’une 5) modification de la microflore et de l’augmentation du taux de matière organique.

Cet article porte sur un certain nombre d'activités enzymatiques d'origine végétale possédant la propriété d'altérer des polysaccharides pariétaux bactériens ou fongiques. Ces activités sont présentées selon les cinq aspects suivants. Premièrement, on traitera de la détection et de la diversité électrophorétiques de certaines enzymes à potentiel antimicrobien. Ces enzymes sont les chitinases, les déacétylases de la chitine, les chitosanases, les ß-1,3-glucanases, les lysozymes et d'autres activités hydrolysant les parois bactériennes ou fongiques. Deuxièmement, on présentera des résultats d'inhibition de croissance de certains microorganismes exposés à des enzymes végétales séparées électrophorétiquement. Troisièmement, certaines données sur des plants transgéniques exprimant des enzymes à potentiel antimicrobien seront discutées brièvement. Quatrièmement, quatre enzymes présentes chez les végétaux seront comparées à leur équivalent microbien ou animal. Ces enzymes sont les chitinases, les chitosanases, les ß-1,3-glucanases (laminarinases) et les lysozymes. La comparaison indique que toutes ces activités se trouvent chez certains microorganismes et animaux supérieurs en plus de leur présence chez les végétaux. Les chitosanases n'ont cependant pas encore été rapportées chez les animaux. Il s'agit là d'une exception fort intéressante par rapport aux autres enzymes mais dont la signification n'a pas été élucidée. Enfin, le cinquième aspect traitera de quatre types d'enzymes végétales à potentiel antimicrobien en fonction des protéines végétales reliées à la pathogenèse (protéines PR). Les protéines PR sont des protéines de stress dont la synthèse de novo est stimulée par divers agents biotiques ou abiotiques. Dans certaines conditions de stress, les chitinases, les chitosanases, les ß-1,3-glucanases (laminarinases) et les lysozymes d'origine végétale sont des protéines PR. Par contre, ces activités enzymatiques peuvent être aussi exprimées de façon constitutive et sous diverses formes moléculaires dans certains organes des plantes supérieures. Les organes reproducteurs semblent particulièrement une excellente source de certaines isoformes de ces enzymes à potentiel antimicrobien.

ABSTRACT. Variation of specific morphological traits and ploidy level of five Aegilops L. species in Morocco.The genus Aegilops L. represents an important natural source of useful genes for wheat breeding, with particular emphasis on biotic and abiotic stress resistance. For successful crosses, the primarily step is to select appropriate Aegilops accessions. In this paper, we studied five Moroccan species of an Aegilops collection on the basis of spike structure and chromosome number. Twenty-eight specific morphological characters were used to differentiate the species. Statistical analyses, in particular the DFA, allowed the characterization of the genetic variability of the species; the two first standardized axes explained 96,2% of the total variability and 100% of the entities were classified within their own group. In addition, the dendrogram constructed using morphological data reveals a significant variability within and between species. Cytogenetic study revealed four species, A. geniculata Roth, A. triuncialis L., A. ventricosa Tausch and A.peregrina Maire & Weiller, to be tetraploid. However, A. neglecta Req. ex. Bertol., where only two accessions are represented in the collection, revealed to be hexaploid, and can then be classified as A. neglecta subsp. recta Chennav.Key words. Aegilops, Variation, Morphology, Ploidy, Morocco.RÉSUMÉ. Variation des caracteres morphologiques specificities et niveau de plordie de an(' espéces Aegilops L. au Maroc. Le genre Aegilops L. représente une importante source de genes, potentiellement utilisables dans Pamelioration des blés cultivés (Triticum spp.) notamment pour la resistance aux stress biotiques et abiotiques. Le choix des accessions Aegilops á employer, dans un programme d' hybridation interspécifique, necessite une caractérisation taxonomique et une evaluation préalables. L'objectif de ce travail a ete d'étudier des accessions, appartenant á 5 especes marocaines constituant une collection d'Aegilops, sur la base de caracteres morphologiques specifiques de l'épi et du niveau de ploYdie. La caractérisation phénotypique a été basée sur l'étude de 28 caracteres morphologiques qui discriminent entre les especes. Les resultats des analyses statistiques, en particulier de l'AFD, ont permis de caractériser la variabilite génetique de ces especes et ant donne un pourcentage d'appartenance á l'espece de 100%. Aussi, les deux premiers axes standardises expliquent 96,2% de la variabilité totale. Un demlrogramme a éte aussi construit, revelant une variabilite interspecifique. L'étude cytogenétique a révélé une tetraploYdie pour A. geniculata Roth, A. triuncialis L., A. ventricosa Tausch et A. peregrina Maire & Weiller. Quant á A. neglecta Req. ex. Bertol., une hexaploYdie a été mise en evidence pour les deux uniques accessions disponibles dans la collection, permettant de leur attribuer le nom A. neglecta subsp. recta Chennav.Mots clés. Aegilops, Variation, Morphologic, Plolidie, Maroc.

Description du sujet: Au Sénégal, la production du coton est confrontée à de nombreuses contraintes biotiques et abiotiques dont les changements climatiques qui affectent négativement le rendement. Objectif: L’étude vise à évaluer les performances agronomiques de huit cultivars de cotonnier en vue de choisir les variétés résilientes aux aléas climatiques (notamment au stress hydrique) dans la zone sèche du Bassin cotonnier sénégalais. Méthodes: L’essai a été installé dans l’Antenne Multi-locale d’Expérimentation (AMEX) de la société de développement des fibres textiles (SODEFITEX) du Sénégal située à Koussanar (département de Tambacounda) durant la saison pluvieuse 2019. Un dispositif expérimental en blocs complets randomisés (Blocs de Ficher) avec trois répétitions a été utilisé, avec comme seul facteur étudié, la variété (huit niveaux). Des observations agromorphologiques et phénologiques ont été faites afin d’évaluer les performances des variétés comparées au témoin vulgarisé dans la zone cotonnière sénégalaise. Résultats: Les résultats obtenus ont montré que les variétés IRMA L484, STAM 129A, CS 50 et TAMCO ont eu les meilleurs rendements que les variétés SIOKRA L23 (1208,33 kg/ha), IRMA Q302 (1375 kg/ha), BUJA (1400 kg/ha), et ALLEN (1450 kg/ha), qui ont enregistré respectivement les rendements les plus faibles. Conclusion: La variété IRMA L484 vulgarisée en zone sèche (au Cameroun) se révèle comme étant celle qui semble être la plus adaptée à la zone d’autant plus qu’elle fait partie des variétés les plus précoces et qu’elle a eu le poids moyen capsulaire le plus élevé (4,05 g/capsule), mais aussi le rendement le plus élevé (1625,03 kg/ha). English title: Adaptability test of eight varieties of cotton (Gossipium hirsutum L.) in the commune of Koussanar in Senegal Description of the subject: In Senegal, cotton production is faced with many biotic and abiotic constraints, including climate change, which negatively affects yield. Objective: The study aims to evaluate the agronomic performance of eight cotton cultivars with a view to choosing varieties that are resilient to climatic hazards (in particular to water stress) in the dry zone of the Senegalese cotton basin. Methods: The test was installed in the Multi local Experimentation Antenna (AMEX) of the textile fiber development company (SODEFITEX) of Senegal located in Koussanar (department of Tambacounda) during the 2019 rainy season. Complete randomized (file block) with three replicates was used, with variety as the only factor studied (eight levels). Agro-morphological and phenological observations were made in order to evaluate the performance of the varieties compared to the control popularized in the Senegalese cotton zone. Results: The results obtained showed that the varieties IRMA L484, STAM 129A, CS 50 and TAMCO had the best yields than varieties such as SIOKRA L23 (1208.33 kg/ha), IRMA Q302 (1375 kg/ha), BUJA (1400kg/ha), and ALLEN (1450 kg/ha), which respectively recorded the lowest yields Conclusion: The results showed that the IRMA L484 variety popularized in the dry zone (in Cameroon) turns out to be the one that seems to be the most adapted to the zone, especially since it is one of the earliest varieties and has had the highest average capsule weight (4.05 g/cap) but also the highest yield (1625.03 kg/ha).

A növényfajok közötti kölcsönhatások egyik meghatározó eleme a facilitáció, emiatt ennek a növények közötti pozitív kölcsönhatás típusnak a vizsgálata a növényökológiai kutatások frontvonalába tartozik. A legtöbb kutatás szerint a pozitív biotikus kölcsönhatások jelentősége stresszelt környezetben a legnagyobb és az abiotikus stressz csökkenésével egyre inkább a fajok közötti versengés válik jellemzővé. Egy adott növényközösségben jelenlévő fajoknak el kell viselniük az adott élőhely környezeti feltételeit, amelyekhez gyakran hasonló alkalmazkodási stratégiákat fejlesztenek ki, ami miatt ezek a fajok bizonyos jellegeikben hasonlóak lesznek egymáshoz. Emellett működik egy másik hatás is, amely az együtt élő növények morfológiai különbözősége, és ezáltal eltérő forrásfelhasználása által teszi lehetővé a fajok együttélését. Kutatásunk célja az volt, hogy megvizsgáljuk a biotikus interakciókat, és a funkcionális jellegek fajok közötti hasonlóságait, illetve különbségeit abiotikusan stresszelt szikes gyepekben, mely során főleg a domináns faj (Festuca pseudovina) többi fajra gyakorolt hatására voltunk kíváncsiak. Vizsgálatainkat cickórós szikes puszta (Achilleo setaceae-Festucetum pseudovinae) 9 állományában végeztük, mely során 20×20 cm-es kvadrátokban begyűjtöttük a teljes földfelszín feletti fitomasszát (összesen 270 fitomassza mintát). A mintákat kiszárítás után szétválogattuk avarra és élő fitomasszára, ez utóbbit fajonként tovább válogattuk, majd a száraz tömegüket lemértük. A jellegalapú elemzések során a következő faji jellegeket használtuk: magasság, klonális terjedés, gyökerezési mélység és magtömeg. A főbb fitomassza frakciók (domináns faj fitomasszája, avar, alárendelt fajok élő fitomasszája) között, és ezek, illetve a fajgazdagság között kizárólag pozitív kapcsolatokat mutattunk ki. A domináns faj fitomasszájának növekedése pozitív hatással volt a funkcionális diverzitásra is. Eredményeink alapján elmondhatjuk, hogy a stresszelt környezetben egy nagyobb termetű faj jelenléte kedvezőbbé teszi a mikrokörnyezetet, ezáltal több faj kisléptékű együttélését teszi lehetővé, és hogy ez az együttélés leginkább egymástól eltérő tulajdonságokkal rendelkező fajok között valósul meg.

Introduction. La gestion optimale de la fertilisation azotée des cultures nécessite l’utilisation de méthodes qui permettent d’évaluer rapidement et avec précision le statut azoté de la biomasse aérienne en cours de saison. C’est le cas des mesures optiques sur le végétal et parmi celles-ci, les approches basées sur la mesure de la fluorescence chlorophyllienne (ChlF) des feuilles occupent une place intéressante. Les potentialités de la ChlF sont étudiées depuis plusieurs années pour détecter et quantifier différents stress biotiques et abiotiques des plantes et la ChlF peut s’envisager pour l’évaluation du statut azoté. Ces approches permettent a priori de pallier certaines limitations des méthodes souvent utilisées pour l’évaluation du statut azoté basées sur la transmission ou la réflexion de la lumière et reliées à la teneur en chlorophylle des feuilles. Littérature. Dans cette revue, deux approches basées sur la ChlF sont examinées. La première étudie la ChlF variable, ou cinétique de Kautsky, qui représente l’approche classiquement abordée par la majorité des auteurs. La seconde approche repose sur l’estimation par la ChlF de la concentration en composés foliaires métabolites de la plante, plus spécifiquement la chlorophylle et les composés phénoliques (en particulier les flavonoïdes). Pour chaque approche, les caractéristiques de la ChlF sont examinées, expliquant leurs liens et leurs applications dans l’évaluation du statut azoté des cultures. Conclusions. Parmi les deux approches analysées, l’utilisation du rapport de ChlF qui combine l’estimation de la concentration en chlorophylle et en flavonoïdes au niveau de la feuille apparait comme une approche potentiellement pertinente pour évaluer le statut azoté des cultures, ces deux concentrations étant en relation étroite avec la teneur en azote des feuilles.

La carotte présente un grand intérêt nutritionnel comme source alimentaire en caroténoïdes. Pourtant, la connaissance des mécanismes d’accumulation de ces composés est un enjeu majeur. Si le déterminisme génétique a été relativement bien étudié, l’impact de stress sur l’accumulation des caroténoïdes chez la carotte reste méconnu. Ce travail de thèse vise donc à déterminer (i) l’impact de stress biotique et abiotique appliqués individuellement ou en combinaison sur les teneurs en caroténoïdes dans les feuilles et racines de carotte,(ii) les mécanismes de régulation pouvant expliquer ces variations (iii) si le métabolisme secondaire est affecté spécifiquement, indépendamment du métabolisme primaire.Les résultats mettent en évidence un effet négatif des différentes conditions de stress, en particulier appliquées en combinaison, sur les teneurs en caroténoïdes dans les feuilles et les racines de carotte, mais dépendent du génotype. La régulation transcriptionnelle au niveau de la voie de biosynthèse des caroténoïdes ne peut expliquer qu’en partie les variations de teneurs. Les variations de teneurs en chlorophylles des feuilles et sucres des racines sont corrélées à celles des teneurs en caroténoïdes, suggérant des mécanismes communs de régulation.Ce travail montre que l’impact de stress en culture, et en particulier leur combinaison, est une composante importante de l’élaboration de la qualité nutritionnelle. Les travaux doivent être poursuivis afin d’établir un schéma plus précis de la régulation de l’accumulation des caroténoïdes chez la carotte
Carrot presents a high nutritional interest as a carotenoid intake source. However, knowledge about accumulation mechanisms of these compounds is a major issue. While genetic determinism was relatively well studied, the impact of stresses on carotenoid accumulation in carrot remains unknown. This thesis work aims to determine (i) the impact of biotic and abiotic stresses applied individually or in combination on carotenoid contents in carrot leaves and roots, (ii) the regulation mechanisms which could explainthese variations and (iii) if secondary metabolism is specifically affected independently from primarymetabolism. Results bring to light a negative effect of the different stress conditions, particularly applied in combination, on carotenoid contents in carrot leaves and roots but depend on genotypes. Transcriptional regulation based on carotenoid biosynthetic genes can only partially explain contentvariations. Chlorophyll content variations in leaves and sugar content variations in roots are correlated to those of carotenoids suggesting common regulation mechanisms. This work shows that the impact of stress on culture, and particularly in combination, is an important determinism of nutritional quality. Further works need to be performed to establish a more precise regulation network pattern of carotenoid accumulation in carrot

La PGPR Burkholderia phytofirmans PsJN (Bp) stimule la croissance de diverses plantes et les protège également contre certains stress environnementaux. L’objectif des travaux a été d’approfondir les connaissances sur l’interaction Bp-plante, en se focalisant sur l’aspect physiologique et métabolique des feuilles d’Arabidopsis thaliana. Nous avons également déterminé les mécanismes impliqués dans la réponse des feuilles suite à l’inoculation de cette bactérie lors d’un stress abiotique (froid) ou biotique (Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, Pst).Nos résultats montrent que l’induction de la promotion de croissance d’A. thaliana par Bp pourrait être liée à l’accumulation des teneurs en métabolites primaires (acides aminés, glucides solubles et vitamines) et la variation du niveau des hormones dans les feuilles. La physiologie et le métabolisme des feuilles sont modifiés localement et de façon distale par la colonisation épi- et endophytique de Bp. De plus, les modifications des taux de métabolites sont plus marquées après une interaction plante-bactéries relativement longue. Par ailleurs, l’inoculation de Bp peut réduire les dommages sur l’activité photosynthétique dus au froid par une limitation non-stomatique de la photosynthèse et l’accumulation de pigments photosynthétiques. Enfin, la présence de Bp entraîne localement un retard dans le développement initial de Pst. Cependant, l’inoculation par Bp ne protège pas l’appareil photosynthétique lors d’une attaque par Pst. Ces travaux soulignent donc que le temps de présence et la localisation d’une PGPR dans une plante influencent la physiologie, le métabolisme et la tolérance aux stress de cette même plante
Endophytic PGPR Burkholderia phytofirmans PsJN (Bp) promotes growth of various plants and triggers protection against several environmental stresses. To get more insights into the interaction between plant and Bp, we focused on leaf physiological and metabolic aspects of Arabidopsis thaliana. We also determined the mechanisms involved in the defense of leaves after inoculation of the bacteria followed by an abiotic (cold) or a biotic (Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, Pst) stress. Our results show that the induction of growth promotion of A. thaliana by Bp could be related to the accumulation of primary metabolite levels (amino acids, soluble carbohydrates and vitamins) and to the variation of hormone levels in the leaves. Leaf physiology and metabolism are changed locally and distally by Bp epi- and endophytic colonization. In addition, changes in metabolite levels are more pronounced after a relatively long interaction between plant and bacteria.Moreover, Bp inoculation can also reduce cold injury on the photosynthetic activity by a non-stomatal limitation of photosynthesis and accumulation of photosynthetic pigments. Finally, the local presence of Bp causes a delay in the development of Pst, but only in the early stages of the infection. However, the inoculation with Bp does not protect the photosynthetic apparatus during Pst attack.Thus, our results emphasize that the time of presence of a PGPR and his location in the plant could influence the plant physiology and stress tolerance

L’acquisition de la qualité de la graine est un processus contrôlé par l’expression de nombreux acteurs moléculaires et métaboliques interconnectés et modulés par l’environnement. Les modélisations climatiques actuelles prévoient l’augmentation des contraintes environnementales multiples et combinées sur les cultures, dont les effets complexes s’avèrent généralement peu prédictibles. Une meilleure compréhension de ces impacts sur le développement des graines représente un levier pertinent pour l’augmentation de la résilience environnementale des productions agricoles. Le travail de thèse s’est inscrit dans cette thématique scientifique et a cherché à répondre à la question suivante : quels sont les impacts d’une combinaison de stress biotique et abiotique sur l’élaboration du rendement et l’acquisition de la qualité de la graine de colza ?Pour y répondre, deux génotypes de colza ont été cultivés au sein d’un large dispositif expérimental et exposés à une combinaison de stress majeurs pour cette culture que sont le déficit hydrique et la hernie des crucifères, causée par le pathogène Plasmodiophora brassicae. Des impacts du déficit hydrique sur les plantes et la qualité des graines matures ont été identifiés. Par la suite, des données RNAseq, métaboliques et physiologiques ont permis de caractériser le programme transcriptionnel développemental des graines de colza et d’identifier des modulations spécifiques d’un stress ou de leur combinaison sur la transcription des gènes et l’acquisition de la qualité de graine en développement. Les corrélations entre ces modulations et leurs perspectives agronomiques sont discutées
Seed quality acquisition is an environmental moduled process that is finely controlled by the expression of many interconnected molecular and metabolic actors. Current climate projections predict that crops will be exposed to an increase of multiple and combined environmental constraints, leading to complex and generally non-deductible impacts. A better knowledge of these impacts on seed development, still poorly studied, appears thus as a relevant lever to enhance environmental resilience of agricultural productions. This thesis work is part of this scientific theme and sought to answer the following question: what are the impacts of a combination of biotic and abiotic stress on the yield elaboration and seed quality acquisition of the rapeseed?To answer this question, two rapeseed genotypes were grown in a large experimental device and subjected to a combination of stresses that are major for this crop, the water deficit and clubroot, caused by the pathogen Plasmodiophora brassicae. Signature impacts of water deficit on plants and mature seed quality have been identified using physiological and metabolic data, as well as germination kinetics. Subsequently, RNAseq, metabolic and physiological data, were used for the characterization of the rapeseed transcritional developing seed gene transcrotions and quality acquisition. The correlations between these modulations and their agronomic perspectives are discussed

Le riz (Oryza sativa L) est la source principale d'alimentation pour plus de la moitié de la population mondiale (Khush, 2005). La production de riz devrait augmenter de plus de 40% en 2030 pour satisfaire la demande de croissance de la population. Chaque année, environ 25% de la production est perdue à cause des insectes ravageurs, des maladies et des mauvaises herbes (Khus, 2005). Des pertes semblables sont dues aux stress abiotiques comme la sécheresse. L'objectif de mon travail de thèse a consisté à étudier la fonction de deux facteurs de transcription (FT) à boîte MADS OsMADS25 et OsMADS26 dans la réponse aux stress ou dans le développement. Pour cela, j'ai généré des lignées de riz surexprimant les ADNc codant ces FT et aussi des lignées interférées pour le gène OsMADS26 en utilisant deux GST différentes pour induire de l'ARN interférence destiné à détruire les ARNm OsMADS26. Dans le cas du gène OsMADS25 qui appartient à un groupe de cinq gènes phylogénétiquement proches, j'ai généré des plantes exprimant la protéine OsMADS25 fusionnée avec le motif répresseur dominant de la transcription EAR. Les lignées T2 exprimant le FT OsMADS25 fusionné au motif EAR présentent un phénotype semblable à celui d'une lignée d'insertion de TDNA dans ce gène. Ces plantes sont caractérisées par une forte réduction du nombre de leur talle et par une hauteur plus importante de la talle principale. Les plantes qui surexpriment OsMADS25 natif ne présentent pas de phénotype particulier. Ceci suggère que le gène OsMADS25 pourrait être impliqué dans la régulation du nombre de talles chez le riz bien qu'il soit exprimé au niveau de la racine. Le mode d'action du gène OsMADS25 sur le contrôle du développement des méristèmes axillaire du riz reste à préciser. Les lignées interférées OsMADS26 présentent une meilleure résistance à Magnaporthe oryzae (Mo) et à Xanthomonas oryzae pv. Oryzae (Xoo), deux principaux pathogènes du riz, et aussi une meilleure capacité de restauration après l'application d'un stress hydrique par rapport aux lignées témoin tandis que les lignées surexprimant OsMADS26 sont plus sensibles à ces stress. Les analyses de QPCR et du transcriptome que nous avons effectuées ont mis en évidence l'expression constitutive plus élevée dans les lignées interférées de plusieurs gènes de réponse aux stress biotique et abiotique. Ces résultats suggèrent que OsMADS26 pourrait être un inhibiteur général des mécanismes de défense de la plante et que les plantes interférée OsMADS26 sont dans un statut physiologique de type primed-like qui leur permettent d'être plus résistantes aux stress. Les lignées interférées pour OsMADS26 sont très peu affectées dans leur développement. Le gène OsMADS26 est donc un gène très intéressant pour les programmes d'amélioration du riz
MADS-box transcription factors (TF) have been mostly characterized for their involvement of plant development such as floral organogenesis and flowering time. Some of them are involved in stress related developmental processes such as abscission, fruit ripening and senescence. Overexpression of the rice OsMADS26 TF suggested a function in stress response. Here we report that OsMADS26 interfered lines presented a better resistance against two major pathogens of rice, Xanthomonas oryzae (Xoo) and Magnaportae oryzae (Mo) and a better recovery capacity after a water stress period. Transcriptome analysis revealed that several biotic and abiotic stresses related genes were up regulated in OsMADS26 interfered lines. In addition QPCR analysis showed that the expression of a set of biotic and abiotic genes was induced when OsMADS26 interfered lines were infected by Xoo or submitted to a water stress. This indicated that OsMADS26 is a negative regulator of biotic and abiotic stress response in rice. Taking in account the data previously published that showed that inducible overexpression of OsMADS26 resulted in the activation of expression of genes involved in jasmonic acid or reactive oxygen species biosynthesis, we postulate that OsMADS26 may be a hub regulator of stress response in rice and that it may be posttranscriptional regulated to modulate negatively or positively rice response to various stresses.In addition we have shown in this thesis that an insertion mutant line disrupting the OsMADS25 gene is characterized by a reduced number of tiller. This phenotype was also obtained in transgenic lines expressing the OsMADS25 transcription factor fused with a dominant motif inhibitor of transcription. Thissuggested that OsMADS25 is involved in the control of tiller development in rice.Key words: Rice, stress, blast, tillering, MADS-box, transcription factor, OsMADS26, OsMADS25, transcriptome

Le développement et le fonctionnement harmonieux des plantes dépendentde cofacteurscomme le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD). Outre ses rôles dansle recyclage rédox,le NAD est aussi impliqué dans des processus de signalisationcellulaire, particulièrementsollicités en situation de stress. Cela fait du NAD l’un desdéterminants majeurs del’homéostasie énergétique des plantes et donc des rendements descultures. Par uneapproche de génétique inverse ciblant la L-aspartate oxydase (AO),première enzyme de lavoie de biosynthèse du NAD, nous avons obtenu des plantes aux teneursconstitutivementaugmentées et diminuées en nucléotides à pyridine. L’étude de cesplantes a permisd’établir que (1) le NAD stimule la croissance, le développement et laproductivité desplantes, (2) coordonne les métabolismes photosynthétique, respiratoireet azoté, et (3)intervient dans les mécanismes de résistance aux stress biotiques etabiotiques. Les travauxcités ci-dessus font l’objet d’une valorisation industrielle
The harmonious development and functioning of plants depend on severalcofactors such asnicotinamide adenine dinucleotide. Besides its roles in redox recycling,the NAD is alsoinvolved in cellular signalling processes, which are central actors instress situations. TheNAD is thus one of the main determinants of plant energy homeostasis,and therefore of cropyield. Through a reverse genetics approach targeting the L-aspartateoxidase (AO) – the firstcommitted enzyme of NAD biosynthesis – plants with constitutive eitherincreased ordecreased levels of pyridine nucleotides have been obtained. A furtherstudy of these plantsenabled to show that the NAD (1) can improve the growth, development andproductivity ofplants, (2) coordinates photosynthetic, respiratory and nitrogenmetabolisms, and (3) actsupon biotic and abiotic stress resistance mechanisms. This research isbeing valuedindustrially

Les métabolites spécialisés (MS) jouent un rôle crucial dans l'interaction des plantes et des graines avec leur environnement. De plus, les modifications des MS contribuent largement à leur(s) diversité et activités. Malgré leur importance pour la qualité des graines, l'étude des effets de l'environnement sur la production et l'accumulation de ces MS a été négligée. Les graines accumulent à la fois des MS bénéfiques et toxiques, qui jouent divers rôles biologiques et écologiques, et sont importants dans la nutrition animale et humaine et pour d'autres usages industriels. Ainsi, l'étude de la composition et distribution des MS dans les graines sous l'influence de stress environnementaux est d'une importance majeure, particulièrement dans le contexte actuel de changement climatique. Les Brassicacées incluent des espèces modèles et cultivées largement répandues et utilisées à de fins multiples. Leurs graines présentent une grande diversité de composition en MS, ce qui en fait des modèles d'étude intéressants. Ce projet de thèse visait à caractériser la diversité et la plasticité du métabolome spécialisé des graines de Brassicacées sous l'influence de stress environnementaux, en utilisant des approches multi-omiques, de biologie moléculaire et de génétique inverse. Dans une première étude, la diversité et la plasticité des MS des graines de plusieurs génotypes de Camelina sativa cultivés en plein champ plusieurs années consécutives ont été évaluées. Les résultats obtenus montrent que l'accumulation des MS des graines de Camelina est plus impactée par les conditions environnementales que par le génotype, et que la plasticité des MS est plus élevée que celle des principaux composés de réserve des graines. Une deuxième étude avait pour but d'évaluer l'effet de conditions de stress sur les MS pendant le développement de la graine de l'espèce modèle Arabidopsis thaliana. Dans une étude préliminaire, il a été observé que le stress thermique (ST) induit des différences plus marquées dans le métabolome spécialisé des graines que le stress hydrique ou le chlorure de cuivre (induisant un stress oxydatif et mimant les effets de stress biotiques). Ainsi, l'étude s'est focalisée sur l'effet du ST sur le métabolome spécialisé au cours du développement des graines d'Arabidopsis en utilisant des analyses multi-omiques (analyses métabolomiques et transcriptomiques). Un large panel de MS et de gènes a été affecté par le ST pendant le développement des graines. Plusieurs glucosinolates (GSL) associés à l'hydroxylase ALKENYL HYDROXALKYL PRODUCING 3 (AOP3) étaient fortement induits par le ST. De plus, divers GSL sinapoylés et benzoylés au niveau du thioglucose ont été décrits pour la première fois. Des analyses métabolomiques et physiologiques ont été réalisées sur plusieurs mutants de la biosynthèse des GSL et le génotype sauvage d'Arabidopsis afin de comprendre la régulation de la synthèse, des modifications et les fonctions de ces GSL acylés au thioglucose. Les résultats obtenus montrent que les enzymes SERINE CARBOXYPEPTIDASE LIKE 17 (SCPL17) et BENZOYLGLUCOSINOLATE 1 (BZO1) sont impliquées dans la sinapoylation et/ou la benzoylation du thioglucose des GSL et que ces GSL acylés sont impliqués dans la réponse au ST chez Arabidopsis. Enfin, des analyses multi-omiques ont été réalisées sur les embryons (E) et téguments et albumens (TA) des graines de C. sativa pendant leur développement et germination. Les données obtenues concernant la distribution des GSL dans les graines de C. sativa, A. thaliana et Brassica napus apportent des informations complémentaires aux travaux précédemment décrits sur les fonctions et activités des GSL. Parmi ces espèces de Brassicacées, les GSL dérivés de la méthionine à courte chaîne (<8C) sont accumulés dans les E tandis que les GSL dérivés de la méthionine à longue chaîne (>7C) sont accumulés dans les TA. Les produits de dégradation des GSL présentent des profils d'accumulation divers entre les trois espèces
Specialized metabolites (SMs) play crucial roles in the interaction of plants and seeds with their environment. SM modifications greatly contribute to SM diversity and activities. Despite their importance for seed quality, the study of the impact of the environment on the synthesis, modification and accumulation of SMs in seeds has been neglected. Seeds accumulate both beneficial and antinutritional SMs with a large range of biological and ecological roles and significant importance for human and animal nutrition, and other industrial uses. Hence, study the diversity, distribution and regulation of SMs in seeds upon environmental stresses is of major relevance, especially in the current context of climate change. This is particularly true for seeds of Brassicaceae species, which include both model and crop species that are widely cultivated across the world and used/consumed as vegetables, fodder, or oilseeds. These species show diverse SM composition and distribution, which makes them valuable models to study the impacts of environmental stresses on seed SMs. This Ph.D. project aimed at characterizing the diversity and plasticity of seed specialized metabolites in Brassicaceae species under environmental stresses by using multi-omic, molecular biology and reverse genetic approaches. In a first study, the diversity and plasticity of seed SMs from several Camelina sativa genotypes cultivated in open field for several consecutive years were assessed. The results obtained showed that the accumulation of SMs in Camelina seeds was more impacted by the environmental conditions rather than the genotype, and that the plasticity of SMs was higher compared to those of major seed storage compounds, including oil, proteins, and other primary metabolites. A second study aimed to evaluate the impact of stress conditions on developing seeds of the model species Arabidopsis thaliana. Heat stress (HS) was found to induce the strongest changes in seed specialized metabolome, compared to drought stress and copper chloride stress (inducing oxidative stress and mimicking biotic stress effects). Hence, the study has been focused on studying the effect of HS on specialized metabolome during Arabidopsis seed development by using multi-omic analyses (untargeted metabolomic and transcriptomic analyses). A wide range of SMs and genes were affected by HS during seed development. Among them, glucosinolates (GSLs) related to ALKENYL HYDROXALKYL PRODUCING 3 (AOP3) GSL hydroxylase enzyme were strongly induced by HS. Besides, several thioglucose sinapoylated and benzoylated GSLs were identified and reported for the first time. Untargeted metabolomic and physiological analyses were performed with several Arabidopsis mutants for GSL-related genes and wild-type genotype, in order to elucidate the synthesis, modifications, regulation and functions of those thioglucose acylated GSLs. The obtained results showed that the acyltransferase SERINE CARBOXYPEPTIDASE LIKE 17 (SCPL17) and BENZOYLGLUCOSINOLATE 1 (BZO1) are involved in the sinapoylation and/or benzoylation of GSL thioglucose moieties and that thioglucose benzoylated and sinapoylated GSLs are involved in Arabidopsis HS responses in seeds. Finally, to study and characterize seed SM distribution, multi-omic analyses have been performed on C. sativa seed embryo (SE) and seed coat and endosperm (SCE) tissues from developing and germinating seeds. The data obtained revealed some specific accumulation pattern of GSLs and related degradation products in the different seed tissues of C. sativa, A. thaliana and Brassica napus species that provide valuable complementary information to the previously described work about GSL functions and activities. In particular, the short methionine derived (Met-de) GSLs (<8C) accumulated in SE, while longer Met-de GSLs (>7C) accumulated in SC. Differently, GSL degradation products accumulation showed diverse accumulation patterns in the three Brassicaceae species

Face à la forte augmentation des émergence et ré-émergences de maladies infectieuses au niveau mondial, il est crucial de comprendre les facteurs impliqués dans ces événements. Parmi ceux-ci, la ressource alimentaire et le microbiote apparaissent centraux dans le triptyque composé de l’hôte, des pathogènes qu’il transmet et de l’environnement. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse ont eu pour objectif d’identifier les liens entre facteurs environnementaux biotiques et abiotiques, microbiote et compétence vectorielle chez des mollusques et des arthropodes vecteurs de zoonoses. Ces recherches ont permis d’accroître les connaissances sur les communautés bactériennes appartenant au microbiote de populations naturelles de Bulinus truncatus et de Galba truncatula; ainsi que d’étudier l’influence des facteurs environnementaux et de la génétique sur ces dernières. Elles ont également permis d’évaluer le lien entre ressource alimentaire végétale et compétence vectorielle de populations de laboratoire d’Aedes albopictus. Ces études apportent des éléments nouveaux et pertinents pour mieux comprendre les interactions entre environnement, microbiote et compétence vectorielle des hôtes, offrant ainsi des perspectives pour la gestion des maladies infectieuses/ou des zones à risques d’émergence
In light of the significant increase in the emergence and re-emergence of infectious diseases worldwide, it is crucial to understand the factors involved in these events. Among these factors, food resources and the microbiome appear central in the tripartite relationship composed of the host, the pathogens it transmits, and the environment. Thus, the objective of this thesis was to identify the links between biotic and abiotic environmental factors, the microbiome, and vector competence in mollusks and arthropods that vector zoonotic diseases. This research has enhanced our understanding of the bacterial communities within the microbiome of natural populations of Bulinus truncatus and Galba truncatula, and has studied the influence of environmental factors and host genetics on these communities. It has also evaluated the link between plant-based food resources and the vector competence of laboratory populations of Aedes albopictus. These studies provide new and relevant insights into how interactions between the environment, the microbiome, and host vector competence can influence the transmission dynamics of infectious diseases, offering perspectives for managing infectious diseases and identifying high-risk areas for emergence

Genotypes adapted to contrasting environments are expected to behave differently when placed in common controlled conditions, if their sensitivity to environmental cues or intrinsic growth behaviour are set to different thresholds, or are limited at distinct levels. This allows natural variation to be exploited as an unlimited source of new alleles or genes for the study of the genetic basis of quantitative trait variation. My doctoral work focuses on analysing natural variation for shoot growth and response to the environment in A. thaliana. Natural variation analyses aim at understanding how molecular genetic or epigenetic diversity controls phenotypic variation at different scales and times of plant development and under different environmental conditions, and how selection or demographic processes influence the frequency of those molecular variants in populations for them to get adapted to their local environment. As such, the analysis of A. thaliana natural variation can be addressed using a variety of approaches, from genetics and molecular methods to ecology and evolutionary questions. During my PhD, I got the chance to tackle several of those aspects through my contributions to three independent projects which have in common to exploit A. thaliana natural variation. The first one is the analysis of the pattern of polymorphism from a set of 102 A. thaliana accessions at the MOT1 gene coding for a molybdate transporter (an essential micronutrient) and responsible for contrasted growth and fitness among accessions in response to Mo availability in the soil. I showed at different geographical scales that MOT1 pattern of polymorphisms is not consistent with neutral evolution and shows signs of diversifying selection. This work helped reinforce the hypothesis that in some populations, mutations in MOT1 have been selected to face soils rich in Mo and potentially deleterious despite their negative effect on Mo-limiting soils. The second project consists in the characterisation and functional analysis of two putative receptor-like kinases (RLKs) identified from their effect on shoot growth specifically under mannitol-supplemented media and not in response to other osmotic constraints. The function of such RLKs in A. thaliana, which is not known to synthesize mannitol was intriguing at first but, through different experiments, we built the hypothesis that those RLKs could be activated by the mannitol produced by some pathogens such as fungi and participate to plant defensive response. The third project, in collaboration with Michel Vincentz's team from CBMEG (Brasil) and Vincent Colot (IBENS, Paris), consists in the analysis of the occurrence of natural epigenetic variants of the QQS gene in different populations from Central Asia and their possible phenotypic and adaptive consequences. Overall, these analyses of the genetic and epigenetic molecular variation leading to the biomass phenotype(s) in interaction with the environment provide clues as to how and where in the pathways adaptation is shaping natural variation.

Ce travail de thèse a pour objectif principal de comprendre les mécanismes écologiques expliquant la composition et la diversité des communautés végétales herbacées dans les dunes littorales d'Aquitaine, à une échelle locale et régionale. A travers l'utilisation des règles d'assemblage des espèces au sein des communautés est exploré l'importance relative des facteurs déterministes (filtres biotique et abiotique). Les hypothèses sont testées par des approches empiriques et expérimentales. Des mesures environnementales et des traits fonctionnels ont fait ressortir le rôle fondamental de la perturbation (ensablement) à l'échelle locale et du stress (trophique et hydrique) à l'échelle régionale. Contrairement aux modèles classiques des successions primaires, le stress c'est avéré être négativement corrélé à la perturbation à l'échelle locale. Concernant, les interactions biotiques, nos résultats ont permis d'enrichir les débats actuels sur l'importance et la direction de ces interactions le long de gradients environnementaux, et ont testé les modèles théoriques récents intégrant la facilitation pour expliquer les variations de diversité. L'ensemble de ces résultats a fait ressortir le rôle primordial des facteurs déterministes à l'échelle locale et régionale, mais soulignent également un rôle probable des facteurs stochastiques (histoire, dispersion) pour expliquer la composition des communautés à l'échelle régionale. Un modèle de règles d'assemblages des espèces est proposé pour expliquer les mécanismes de structuration des communautés végétales dunaires en Aquitaine.

Du fait de leur immobilité, les plantes ont mis en place un vaste réseau de régulation permettant leur adaptation aux variations de l'environnement. Parmi les éléments qui participent à ces réseaux, il est connu que le calcium joue un rôle majeur comme messager secondaire et que la calmoduline (CaM) est considérée comme une protéine relais clé dans le décodage du signal calcique. Contrairement aux animaux qui ne possèdent qu'une seule forme de CaM, les plantes en possèdent plusieurs, certaines très proches de la CaM animale, et d'autres spécifiquement retrouvées chez les plantes désignées CMLs pour Calmodulin-like proteins. A l'heure actuelle, peu de données sont disponibles sur ces CMLs. L'un des objectifs de ce travail de thèse concernait AtCML9, une CML d'Arabidopsis thaliana pour laquelle une approche de génétique inverse a été réalisée afin d'évaluer son importance dans la physiologie des plantes. L'analyse de l'expression d'AtCML9 par des approches moléculaires et de transgénèse montre que ce gène est finement régulé au cours du développement mais également en réponse à des contraintes de nature abiotique, biotique et par une phytohormone, l'acide abscissique (ABA). Des lignées mutantes pour AtCML9 présentent une hypersensibilité à l'ABA, au glucose et au NaCl. Ces données suggèrent un rôle in planta d'AtCML9 dans la mise en place des réponses à des contraintes abiotiques dépendantes de l'ABA. Cette hormone joue un rôle majeur dans l'adaptation des plantes aux contraintes de l'environnement dont la sécheresse et est à l'origine de nombreux changements de l'expression génique. Les lignées ko, hypersensibles à l'ABA, présentent une tolérance accrue au stress hydrique par rapport aux plantes sauvages et une altération de l'expression de gènes de stress. Par ailleurs, une altération des réponses vis-à-vis de la bactérie phytopathogène P. Syringae est observée ce qui suggère qu'AtCML9 serait un point de convergence entre les voies de signalisation déclenchées par des contraintes abiotiques et biotiques.