Schlüsselwörter
(Englisch)
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fungal disease, decision support system, metabolomic, control strategy, fungal community, epidemiology, etiology, fungicide, diagnostic, fungal culture collection, mycoalexin, phytoalexin, phylogeny, resistance, Plasmopara viticola, Botrytis cinerea, esca, Erysiphe necator, Ramularia collog-cygni, Phoma lingam, Phoma macdonaldii, Fusarium graminearum, Fusarium verticillioides, Mycosphaerella graminicola
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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1. Le diagnostic des maladies fongiques n’est pas toujours possible sur la seule base des symptômes visibles de la maladie sur l’hôte et nécessite l’isolement des pathogènes incriminés au laboratoire; leur identification (incluant morphologie et analyse moléculaire) est indispensable à la définition d’une stratégie de lutte appropriée. Un grand nombre de demandes de renseignements concernant les cultures traditionnelles et émergentes nous parviennent régulièrement. Ces diagnostics, essentiels à nos partenaires (Offices phytosanitaires cantonaux et Inspectorat phytosanitaire fédéral), nécessitent notre expertise et notre appui scientifique. Parallèlement, le groupe mycologie caractérise et maintient une très importante collection de souches fongiques en mycothèque qu'il répertorie évolutivement dans une base de données accessible au grand public (http://mycoscope.bcis.ch/policy/) ainsi qu'aux autres chercheurs.
2. Si les symptômes de nombreuses maladies fongiques sont souvent relativement bien caractérisés et attribuables à un ou plusieurs pathogènes fongiques, on ignore souvent tout de leur écologie et de leur épidémiologie (endophytes, opportunistes, pathogènes latents, agressifs ou peu agressifs) ainsi que de leur emplacement dans la classification des champignons. Caractériser la communauté fongique associée à la plante hôte est une étape essentielle pour comprendre comment se régule l’équilibre entre les champignons et l'interaction avec leur hôte et comment se développe la maladie. Cette caractérisation et le diagnostic impliquent le développement de sondes moléculaires ou d'amorces spécifiques aux pathogènes. De tels outils permettent aussi de quantifier la présence d’un champignon pathogène, de suivre son évolution dans la plante et d'identifier des hôtes ignorés jusqu'à présent.
3. La lutte contre les maladies fongiques en viticulture et en arboriculture est liée à l’application de fongicides à intervalles plus ou moins réguliers. Des améliorations ont été apportées en terme de précision de la lutte et de réduction du nombre d’applications. Les conditions climatiques influencent le développement et la virulence des maladies fongiques. L'étude des conditions requises pour le développement des pathogènes permet de modéliser l'épidémie afin d’appliquer les fongicides au moment opportun. Agrometeo, une plate-forme d'information pour les producteurs, a été développée pour fournir des données microclimatiques et modéliser les risques pour différent pathogènes, principalement en viticulture et en arboriculture. Cette plate-forme Internet peut accueillir des modèles pour des ravageurs ou des informations régulièrement actualisées. Dans les grandes cultures, la lutte contre les pathogènes se résume généralement à un traitement unique au courant de la saison (exceptions: pomme de terre, tabac, houblon et betteraves). Une connaissance approfondie du cycle biologique du pathogène est indispensable pour déterminer précisément le moment optimal pour l'application du fongicide et obtenir une bonne efficacité du traitement. Les outils d’aide à la décision sont très appréciés des agriculteurs et aussi exigé par l'OFAG dans le cadre des payements directs.
4. L'efficacité de la lutte fongicide se base sur une bonne connaissance des matières actives, un dosage précis et une bonne technique d'application. Dans le cadre de l'homologation des fongicides, il est indispensable d'avoir des informations de première main sur les nouvelles matières actives et leur efficacité dans les conditions suisses. Chez les pathogènes, le développement de souches résistantes aux matières actives peut diminuer leur efficacité. Ceci est particulièrement important pour la lutte contre la septoriose foliaire sur blé. En viticulture, le dosage et l'application sont primordiaux. Le sur- ou le sous-dosage des fongicides peuvent avoir des conséquences sur la qualité de la protection, sur l'environnement, et augmenter les risques de résistance des pathogènes ou de résidus dans le produit fini. La pourriture grise peut détruire ou déprécier partiellement les raisins avant la récolte. L'efficacité de la lutte peut poser d'importants problèmes si les conditions climatiques sont favorables au pathogène. Les grappes constituent une cible difficile à atteindre et recouvrir avec un fongicide en particulier après la fermeture de la grappe.
5. Les mécanismes de pénétration et d'envahissement des tissus végétaux diffèrent énormément selon l'organisme pathogène et l'organe hôte infecté. La connaissance des modes de pénétration et propagation de chaque pathogène fongique ainsi que l'étude des mécanismes biochimiques et moléculaires qui leur sont liés sont indispensables à une meilleure stratégie de lutte. Dans le cas de la vigne, la pénétration du mildiou par les stomates, l'oïdium et sa croissance en surface des organes verts, la latence de la pourriture grise et le développement dans les tissus conducteurs du bois par les champignons responsables de l'esca, menant à l'apoplexie des ceps, sont les principaux cas de figure rencontrés. Sur le maïs, les voies d'infection des épis par Fusarium sp. sont encore méconnues, ainsi que le rôle des mycotoxines dans la pathogenèse.
6. Le métabolome est constitué par l’ensemble des métabolites contenus dans un organisme (plante et/ou champignon) dans une situation et à un temps donné. Cet ensemble de molécules résulte des interactions complexes entre le protéome et le génome de l’organisme ainsi que son environnement. La première étape d’une étude métabolomique consiste à extraire les molécules d’un organisme donné afin d’obtenir son "empreinte métabolique". Cette empreinte est obtenue à l’aide d’outils tel que l'HPLC. La comparaison des différents profils métaboliques par des outils statistiques adaptés permet de mettre en évidence les principaux changements intervenus entre un organisme dit contrôle et ce même organisme soumis à un stress. De même, il est possible de comparer le métabolome de variétés présentant différents niveaux de résistance aux pathogènes fongiques. Cette méthode permet in fine de découvrir des molécules nouvellement élicitées ou spécifiques à un organisme donné ainsi que d’identifier de nouveaux composés à activité biologique reconnue. Il est indispensable de pouvoir à long terme découvrir des activités biologiques tant comme fongicides, comme éliciteurs des mécansimes de défense, que comme molécules antioxydantes à effet thérapeutique.
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Projektziele
(Französisch)
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1. Répondre aux demandes de renseignements (cantons, ACW, firmes) en présentant des solutions aux problèmes agronomiques posés en assurant un suivi et une traçabilité des données.
2. Etudier l'épidémiologie, l'étiologie et la biologie des principales maladies fongiques de la vigne (maladies du bois,mildiou, oïdium, pourriture grise), de la tavelure du pommier, du phoma du colza et du tournesol (vol des ascospores), de la sclérotiniose du colza et ramulariose de l'orge. Suivi des maladies foliaires des céréales au champ.
3. Prévision des risques (Agrometeo) pour la réduction du nombre de traitements fongicides en viticulture: adaptation du nombre de traitements au risque d'infection et à l'épidémiologie du mildiou, de l'oïdium et du black-rot. Adaptation du seuil d'intervention et élaboration d'un système d'alerte (Wunschziel) pour Phoma lingam sur colza et Phoma mcdonaldii sur tournesol.
4. Essais de lutte sur le terrain dans différentes modalités culturales pour connaître les nouvelles matières actives (homologation), vérifier les prévisions des risques (Agrometeo), l'adaptation des dosages à la surface foliaire et les seuils d'intervention (céréales). Suivi de la résistance de Mycosphaerella graminicola aux fongicides. Amélioration des techniques d'application pour la lutte contre la pourriture grise sur grappe.
5. Etudes des processus d'infection des principales maladies fongiques de la vigne (mildiou, oïdium, pourriture grise), de la fusariose des épis de maïs et application des outils développés pour l'aide à la sélection et l'étude variétale.
6. Etudes métabolomiques des relations hôtes-pathogènes et des confrontations fongiques: mécanismes de résistance et stimulateurs de défense de la vigne, phytoalexines, mycoalexines et effets biocides.
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Neue Kenntnisse/Literatur
(Französisch)
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- Schürch S., Gindro K., Schumpp O., Monod M., Verrier J., Bohni N. et Wolfender JL. (2010). Guerre chimique entre champignons: un arsenal de molécules bioactives. Recherche Agronomique Suisse 1 (11–12): 442–445
- Frei, P; Gindro, K; Richter, H; Schurch, S. (2007) Direct-PCR detection and epidemiology of Ramularia collo-cygni associated with barley necrotic leaf spots. JOURNAL OF PHYTOPATHOLOGY, 155 (5): 281-288
- Glauser G., Gindro K., Fringeli J., de Joffrey JP., Rudaz S. and Wolfender (2009) differential analysis of mycoalexins in confrontation zones of grapevine fungal pathogens by ultra-high pressure liquid chromatography/time-of-flight mass spectrometry and capillary nuclear magnetic resonance. Journal of agricultural and food chemistry 57 (4): 1127-1134
- Gindro K., Alonso-Villaverde V., Viret O., Spring JL., Marti G., Wolfender JL. And Pezet R. Stilbenes: biomarkers of grapevine resistance to disease of high relevance for agronomy, oenology and human health. In: Plant defence and biological control (Mérillon JM and Ramawat KG, eds), Springer, In Press.
- Alonso-Villaverde V., Voinesco F., Viret O., Spring JL. and Gindro K. The effectiveness of stilbenes in resistant Vitaceae: ultrastructural and biochemical events during Plasmopara viticola infection process. PPB 49 ,265-274
- Schoch C., Sung GH., Lopez-Giraldez F., Towsend JP., Miadlikowska J., Hofstetter V. et al. (2009). The ascomycota tree of life: a phylum-wide phylogeny clarifies the origin and evolution of fundamental reproductive and ecological traits. Systematic Biology, 224-239.
- Hofstetter V., Casieri L., Viret O. and Gindro K (2009). Esca et communauté fongique. Revue Suisse de Viticulture, Arboriculture Horticulture 41 (4), 219-224
-Carisse O., Tremblay M., Levesque CA., Gindro K., Ward P. and Houde A. (2010). Quantification of airborne conidia of Botrytis squamosa for management of botrytis leaf blight using real time quantitative PCR. Phytopathology 99 (11), 1273-1280
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Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten
(Französisch)
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1. Diagnostics et renseignements
La préparation des échantillons est assurée dès réception. Les échantillons sont déposés sur milieux gélosés adaptés afin d'isoler et de mettre en évidence tout organisme fongique non obligatoire. Pour les pathogènes fongiques obligatoires, la préparation des échantillons inclut l'utilisation de facteurs abiotiques stressants tels que les UV ou les chocs de température permettant de forcer la sporulation. Observations au microscope photonique et à fluorescence après diverses méthodes de coloration. Pour les diagnostics problématiques, purification d'ADN et amplification par PCR de régions fongiques spécifiques puis séquençage et recherche par similarité des séquences sur les bases de données internationales. Après identification, les souches isolées sont intégrées dans la mycothèque et référencées dans la base de données Mycoscope disponible sur le WEB. La maintenance de la mycothèque consiste à repiquer l'intégralité des souches régulièrement pour les garder en vie et à disposition des utilisateurs. Des méthodes de conservation à très long terme par lyophilisation sont évaluées.
2. Epidémiologie et étiologie
Introduction à la méthodologie expérimentale: la détection, la systématique et le suivi de l’évolution des champignons dans la plante hôte sont les étapes clés pour comprendre les maladies fongiques. Un des outils les plus couramment utilisés pour la détection et la quantification d’un champignon pathogène est la PCR qui utilise des marqueurs spécifiques complémentaires à une région particulière du génome. Développer de tels marqueurs, ou amorces, nécessite cependant de savoir au préalable quelles sont les espèces proches du pathogène cible. Pour les champignons, on ignore souvent la position des espèces dans la classification et il est donc impossible de développer ces marqueurs spécifiques. L’outil permettant de placer ces champignons dans la classification est la phylogénie, nécessitant le séquençage de plusieurs gènes candidats pour développer des marqueurs spécifiques. Une fois ces amorces développées, il devient possible de détecter le pathogène et de suivre sa progression dans l’hôte, données fondamentales pour l’étude de l’épidémiologie des maladies fongiques.
Vigne: ces marqueurs spécifiques sont en cours de développement pour toutes les maladies fongiques du bois de la vigne (esca, eutypiose, excoriose, black dead arm, pied noir), pour lesquelles plusieurs gènes ont déjà été séquencés durant le précédent programme d'activité (AP 2008-2011).
Colza: Pour Leptosphaeria maculans et L. biglobosa, les amorces spécifiques existantes seront utilisées pour déterminer la présence/absence des deux espèces parmi les ascospores collectées par spore trap au cours de la saison.
3. Prévision des risques
Agrometeo: la gestion et l'entretien du réseau de mesures agro-météorologiques est en place et permet la prévision du risque mildiou, de l'oïdium, des vers de la grappe pour la vigne et du feu bactérien, ainsi que de la tavelure du pommier. Un nouveau modèle de prévision de la tavelure sera élaboré en collaboration avec le projet Vinquest (S. Egger et A. Patocchi, DR16). Une part de ce sous-projet doit permettre d'entretenir, d'actualiser et de développer le site Internet www.agrometeo.ch pour les producteurs. Une participation au développement et à la validation d’un modèle pour le black rot de la vigne (Guignardia bidwellii) est prévu.
Grandes cultures: le suivi des maladies (Phoma lingam du colza, Ramularia collo-cygni sur orge, Phoma macdonaldii sur tournesol), pendant leur phase latente dans la plante hôte, est réalisé par des techniques de laboratoire telles que l'incubation en chambre humide ou la détection par PCR à l’aide d’amorces spécifiques. Cette méthodologie permet de mettre en relation les résultats des essais d'efficacité biologique avec la gravité des attaques en fin de culture.
4.Fongicides: stratégie de lutte, techniques d'applications et résistance
Vigne: les essais de lutte sont réalisés dans différentes situations en tenant compte des prévisions des risques, des nouvelles matières actives (homologation), et de l'adaptation des dosages aux surfaces foliaires en viticulture. L'efficacité des différentes stratégies est évaluée par le suivi du développement des différentes maladies au cours de la saison. Les mesures du dépôt de produits phytosanitaires sur les grappes dans différentes conditions, avec ou sans l’ajout d’adjuvants, seront réalisées afin d’améliorer la lutte contre la pourriture grise de la vigne.
Grandes cultures: le suivi au champ de l’évolution des maladies foliaires des céréales (blé et orge) dues à des pathogènes fongiques est assuré par des contrôles hebdomadaires visuels et des notations de la sévérité des symptômes et des attaques. Les essais fongicides utilisant de nouvelles matières actives sont effectués selon les seuils d’interventions en vigueur et un contrôle minutieux des efficacités des produits et leur incidence sur le rendement en fin de culture et à la récolte. Les essais céréales, tournesol et colza résultent d'une collaboration avec D. Pellet et L. Levy DR11. La sensibilité aux fongicides de M. graminicola est évaluée par isolements et tests de croissance ou analyses génétiques.
5. Sensibilité variétale et aide à la sélection
Les modes d'infection et le suivi du développement des organismes seront réalisées après inoculations artificielles, par des observations en microscopie optique ou électronique. Une comparaison des processus d'infections sera menée sur les différents hôtes présentant des degrés de sensibilité différents.
Vigne: un premier suivi anatomique des différents organes végétaux natifs (fleurs, pétioles, rameaux) au cours du temps sera assuré par des techniques de fixation, enrobage, coupes semi-fines et reconnaissance des structures histologiques. Les mêmes expérimentations seront menées après inoculations artificielles par les principaux pathogènes fongiques de la vigne. Les outils de défense de la vigne contre le midiou (sporulation, callose stomatique et quantification des phytoalexines stilbèniques) et l'oïdium (cires épicuticulaires, germination et formation des structures d'infection) sont utilisés pour la discrimination des semis résistants issus de la sélection.
Maïs: les techniques de fixation et d'inclusion utilisées sur vigne seront étendues au maïs et à d'autres végétaux. Une technique immunocytochimique permettant la localisation du déoxynivalénol dans les grains de maïs infectés par Fusarium sp sera développée.
6. Métabolomique
L'analyse des réactions de défense des différents organes de la vigne contre les principales maladies fongiques de la vigne (mildiou, pourriture grise) est effectuée en quantifiant les molécules de défense de la vigne par HPLC-UV. Une analyse par profils métaboliques est effectuées sur les bois de différents cépages présentant des sensibilités différentes aux maladies fongiques afin de discriminer des molécules ou groupes de molécules spécifiques à un type de résistance. L'identification chimique des molécules utilisables comme biomarqueurs de résistance est effectuée en collaboration avec l'institut de Phytochimie et Pharmacognosie de l'Université de Genève (Professeur Jean-Luc Wolfender). Une étude du métabolome de feuilles de différents cépages de vigne présentant différents niveaux de sensibilité induits après un stress biotique (mildiou) et abiotique (UV) est effectué par comparaison de profils HPLC. La comparaison statistique des profils obtenus doit permettre de découvrir de nouveaux marqueurs de résistance. Les extraits bruts initiaux issus de l'ensemble des ces expérimentations sont évalués pour leur potentiel d’activité chemopréventive en utilisant un batterie de bio-essais in vitro développés pour monitorer l’inhibition de la tumérogénèse en collaboration avec le Prof. M. Cuendet à l'Université de Genève. La même approche est appliquée pour l’étude de l’induction de mycoalexines entre champignons impliqués dans l’esca de la vigne ainsi que dans les onychomycoses à Fusarium (FNS Sinergia).
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Kunden/Berichterstattung
(Französisch)
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Non (Peter Frei): requête 31 provenant de M. F. Bonjour [Etudier l’impact de l’alternariose sur le colza]. Réponse de FRP: A ce jour l’alternariose du colza n’a jamais posé des problèmes en Suisse. Cette maladie est rarement observée dans nos cultures et des demandes de renseignements posées à ce sujet on été rares. Tous les isolements dans le but de trouver l’alternariose se sont soldés par des isolements de Phoma lingam dont les lésions (surtout sur siliques) ressemblent fortement à l’alternariose. La firme Bayer à soumis un dossier d’homologation pour un traitement contre cette maladie. (Monsieur Bonjour travaille pour cette firme). Un monitoring sur cette maladie peut être réalisé à ACW mais le besoin doit être justifié par les cantons.
Non (Peter Frei): requête 14 F. Bonjour: "Mettre sur pied un monitoring des résistances du mildiou de la pomme de terre". Un monitoring pour les nouvelles matières actives contre le mildiou de la pomme de terre est souvent exigé par l'OFAG et mis en place par la firme concernée. ACW ne dispose pas des ressources ni des souches de références nécessaires pour une étude de la résistance du mildiou.
Non (Peter Frei): requête 22 F. Bonjour: "Développer la lutte chimique contre les fusarioses et l’helminthosporiose". ACW conduit des travaux pour évaluer la sensibilité variétale du maïs à ces deux maladies et la lutte chimique n'est pas considérée comme prioritaire.
Oui (Stéphanie Schürch): requête 15 F. Bonjour: "Mettre sur pied un monitoring des résistances des septoriose des céréales". Intégré dans le projet partiel no 4.
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