Diversity of Ralstonia Solanacearum in Cameroon and genetic basis of resistance of pepper (Capsicum Annuum L.) and Solanaceae - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Diversity of Ralstonia Solanacearum in Cameroon and genetic basis of resistance of pepper (Capsicum Annuum L.) and Solanaceae

Diversité de Ralstonia Solanacearum au Cameroun et bases génétiques de la résistance chez le piment (Capsicum Annuum) et les Solanacées

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Abstract

The knowledge of genetic diversity of R. solanacearum as well as the knowledge of genetic determinism of pepper resistance are critical for elaborating a strategy against this ubiquist bacterium. They will facilitate the choice and direction of fighting methods and the development of well adapted tools for quarantine measures. In a modern approach of genetics more and more based on plant models, Solanaceaes occupy a place of pioneer. On another hand the emerging breakdown of resistances seems to be due to large genotypic and phenotypic diversity of R. solanacearum. In such a context, the objective of this thesis is to set up the basis for an improvement programme of Solanaceous species against this major bacterial disease in Cameroon. A molecular methodology was used, namely the phylophasic characterization method, which describes R. solanacearum genetic diversity into four phylotypes and sequevars. We have revealed the existence of three phylotypes in this African country where agro-climatic diversity makes it named "Africa in miniature". These phylotypes are : I (Asiaticum), II (Americanum) and III (Africanum). The strains of phylotype III from Cameroon are genetically distinct from African reference strains originating from Zimbabwe and Indian Ocean. The strains isolated on potato plants from the highlands in Western Cameroon belong to both phylotypes II (r3-bv2) and III. Strains of phylotype II and III from Western highlands can infect potato as well as the tomato plants. They constitute an economic threat for these crops in this mountainous area (AEZ3 : Foumbot, Baham, Dschang, Mbouda, Bafoussam, Bamougoum). In our study, strains of phylotype I emerge in wet forests zone (AEZ5 : Yaoundé, Obala, Okola, Akonolinga, Bafia) and represent a major threat for Solanaceous crops. This statement directed the choice of a strain from phylotype I, CMR143, in further work on genetic mapping. Consequently, two district pepper genitors of resistance were used, namely CM334 and PM687. Our genetic studies have revealed a strong heritability of pepper to bacterial wilt resistance. Using analysis of variance (ANOVA), simple interval mapping (SIM) and composite interval mapping (CIM) methods, we revealed the existence of 3-6 QTLs associated to digenic interactions for the control of pepper bacterial wilt. Putting together these QTLs and these digenic interactions, 47 to 64% of the phenotypical variance could be explained according to the character of resistance to be considered. Therefore, we confirmed the oligogenic character of pepper to bacterial wilt. Following Chi 2 tests we have shown that pepper resistance to bacterial wilt is strongly associated with the limitation of bacterial entry into plant stem. In addition, this study highlighted the phylotype-specific character of such a resistance. Only 33% of genetic factors contribute to the control of bacterial wilt in our experiments with phylotypes 1 and 2. These results were further confirmed by the genetic cartography of pepper resitance QTLs. Their localization makes it possible to partially validate the assumption of synteny between tomato and pepper at a macro level.
La connaissance de la diversité génétique de R. solanacearum autant que la connaissance du déterminisme génétique de la résistance sont importantes pour établir une stratégie de lutte contre cette bactérie ubiquiste. Elles permettent de choisir et d'orienter des méthodes de lutte et le développement d'outils de contrôle de quarantaine adaptés. Dans un contexte scientifique de plus en plus tourné en génétique par l'approche plante modèle et dans lequel les Solanacées occupent la place de plante pionnière d'une part, et d'autre part par l'émergence de contournement des résistances liées à la grande diversité génotypique et phénotypique de R. solanacearum (au point où on parle ici de complexe d'espèce), l'objectif de cette thèse est de contribuer à établir les bases d'un programme d'amélioration des Solanacées contre cette phytobactériose majeure au Cameroun. En recourant à une approche moléculaire, notamment la méthode de caractérisation phylophasique qui décrit la diversité génétique des souches de R. solanacearum en quatre phylotypes et séquevars, nous avons révélé l'existence de trois phylotypes dans ce pays d'Afrique dont la diversité agro-climatique lui vaut le surnom d'" Afrique en miniature ". Ces phylotopes sont le I (Asiaticum), II (Americanum) et III (Africanum). Les souches du phylotype III du Cameroun se sont révélées génétiquement distinctes des souches africaines de référence originaires du Zimbabwe et de l'Océan Indien. Les souches isolées sur pomme de terre dans les hauts plateaux de l'Ouest du Cameroun se classent dans les deux phylotypes, à savoir le II (r3-bv2) et le III. Ces souches du phylotype II et III des hauts plateaux de l'Ouest infectent aussi bien la pomme de terre que la tomate, et pourraient constituer une menace économique pour ces cultures dans cette région. Dans cette étude, les souches du phylotype I émergent en zone forestière humide comme une contrainte majeure à la culture des Solanacées. Ce constat a orienté le choix d'une souche de ce phylotype (CMR143) dans les travaux de la cartographie génétique de la résistance chez le piment. Pour ce faire, deux géniteurs de résistance différents CM334 et PM687 ont été considérés. Ces études génétiques ont montré une forte héritabilité de la résistance au flétrissement bactérien chez le piment. La détection de QTL par analyse de variance (ANOVA), par cartographie d'intervalle, simple (SIM) et composite (CIM), ont révélé l'existence de 3 à 6 QTLs et d'interactions digéniques dans le contrôle de la résistance du piment au flétrissement bactérien. Ces résultats confirment le caractère oligogénique de la résistance du piment au flétrissement bactérien. En mettant ensemble ces QTLs et ces interactions digéniques, 47 à 64 % de la variance phénotypique sont expliqués selon le caractère de résistance considéré. Par ailleurs, il est montré que la résistance du piment au flétrissement bactérien est fortement associée à la limitation de l'envahissement de la tige par la bactérie. De plus, cette étude a mis en évidence le caractère phylotype-spécifique de la résistance, car seulement 33% de facteurs génétiques contribuent au contrôle du flétrissement bactérien lors de tests avec le phylotype 2. La localisation de ces derniers permet de conclure en validant partiellement l'hypothèse de synténie entre la tomate et le piment.
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Dates and versions

pastel-00607879 , version 1 (11-07-2011)

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  • HAL Id : pastel-00607879 , version 1

Cite

Gabriel Mahbou-Somo-Toukam. Diversité de Ralstonia Solanacearum au Cameroun et bases génétiques de la résistance chez le piment (Capsicum Annuum) et les Solanacées. Amélioration des plantes. AgroParisTech, 2010. Français. ⟨NNT : 2010AGPT0021⟩. ⟨pastel-00607879⟩
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