Puccinia coronata

Puccinia coronata est un phytopathogène et un agent causal de la rouille couronnée de l'avoine et de l’orge. L'agent pathogène est présent dans le monde entier, infectant à la fois l'avoine sauvage et l'avoine cultivée. La rouille couronnée constitue une menace pour la production d'orge, car les premières infections de l'orge surviennent tôt dans la saison à partir d'un inoculum local. Les rouilles de la couronne ont développé de nombreuses races physiologiques différentes au sein de différentes espèces en réponse à la résistance de l'hôte. Chaque race pathogène peut attaquer une lignée spécifique de plantes au sein de l'hôte typique de l'espèce. Par exemple, il existe plus de 290 races de P. coronata. Les cultures avec des phénotypes résistants sont souvent libérées, mais en quelques années des races virulentes sont apparues et P. coronata peut les infecter.

Les uredinia sont linéaires, orange clair et se produisent principalement sur les limbes des feuilles, mais parfois aussi sur les gaines foliaires, les pédoncules et les arêtes. Une chlorose étendue est souvent associée à l'urédinia. Les Telia sont principalement linéaires, noires à brun foncé, et sont couvertes par l'épiderme de l'hôte.  Bien que l'infection par la rouille couronnée ne tue généralement pas les plantes entières, elle tue les feuilles individuelles des plantes. Cela réduit considérablement les processus photosynthétiques qui à leur tour réduisent la croissance et les rendements des cultures. De plus, si les plantes sont gravement infectées, elles deviennent plus sensibles aux conditions de sécheresse qui peuvent entraîner la mort. 

Les téliospores sur la paille d'orge et les résidus d'herbes sensibles laissés dans le champ germent au printemps et produisent des basidiospores qui infectent R. cathartica. Les stades pycnial et écial sont produits sur l'hôte alternatif. Les éciospores de R. cathartica sont le principal inoculum pour infecter l'orge. Les infections primaires, qui peuvent survenir dès le stade des trois feuilles de l'orge au printemps, se transforment en urédine . Urediniospores produites dans l' uredinia répéter le processus d'infection et le champignon subit plusieurs cycles de reproduction sur l'orge pendant la saison de croissance. La propagation par les urédospores portées par le vent peut transporter le champignon à une certaine distance des buissons de R. cathartica qui étaient les sources initiales de l'inoculum primaire, bien qu'une telle propagation secondaire semble beaucoup moins étendue que celle de la rouille couronnée de l'avoine.  En fait, P. coronata avenae peut rester viable sur des distances de dispersion de plusieurs centaines de kilomètres. 

La rouille couronnée de l'orge peut infecter le seigle ainsi que l'orge. En outre, il infecte également un certain nombre d'herbes sauvages, notamment le chiendent ( Elytrigia repens ), l'agropyre élancé ( Elymus tranchycaulus ), l'agropyre de l'Ouest ( Pascopyrum smithii ), l'orge sétaire ( Hordeum jubatum ) et plusieurs herbes de blé ( Elytrigia spp.) Et le seigle sauvage graminées ( Elymus spp.et Leymus spp.). Le champignon forme facilement des télia sur ces hôtes, qui servent de réservoir de téliospores hivernantes. Le chiendent peut être le réservoir le plus important pour la telia hivernante. Cette mauvaise herbe vivace omniprésente est très sensible à la rouille et pousse souvent près de Rhamnus.

Les stades uredinial / telial se produisent également sur un large éventail d'espèces de graminées (Poaceae) dans les genres Agrostis , Arrhenatherum , Bromus , Calamagrostis , Elymus , Festuca , Glyceria , Holcus , Hordeum , Lolium , Poa et Schedonorus etc. Des études moléculaires récentes suggèrent qu’avec une variation génétique intraspécifique élevée, Puccinia coronata héberge de multiples lignées phylogénétiques. Sept espèces phylogénétiques sont reconnues sur la base de la spécificité de l'hôte, de la morphologie et des analyses phylogénétiques multigéniques, à savoir P. coronata s.str. , P. coronati-agrostidis , P. coronati-brevispora , P. coronati-calamagrostidis , P. coronati-hordei , P. coronati-japonica et P. coronati-longispora . Puccinia coronata s.str. est divisé en deux variétés: P. coronata var. avenae et P. coronata var. coronata. Le premier est composé de deux formae speciales: P. coronata var. avenae f. sp. avenae et P. coronata var. avenae f. sp. graminicola. Le pathogène de la rouille couronnée de l'avoine appartient à P. coronata var. avenae f. sp. avenae. 

Puccinia coronata avenae

Puccinia coronata avenae est la variante du champignon de la rouille couronnée qui infecte les plantes d'avoine (Avena sativa ) .  Presque toutes les régions de croissance de l'avoine ont été affectées par ce pathogène à un moment ou à un autre.  Lors d'épidémies particulièrement graves, les rendements mondiaux des cultures ont été réduits jusqu'à 40%. L'une des raisons pour lesquelles P. coronata avenae a un effet si important est que les conditions qui favorisent la production d'avoine favorisent également la croissance et l'inoculation des rouilles - ce qui signifie que les années où les rendements les plus élevés de cultures sont attendus sont les mêmes années en quelles pertes sont également les plus élevées.  P. coronata var. avenae les urédospores germent le mieux à une température comprise entre 10 et 30 ° C avec une croissance du tube germinatif optimisée à 20 ° C. 

La virulence de P. coronata avenae et la résistance des plants de folle avoine est un sujet très étudié. Il semble que le niveau de résistance de la plante d'avoine dépend de la race de P. coronata avenae qui agit sur la plante d'avoine; la virulence du pathogène fongique semble également dépendre de la souche de la souche d'avoine attaquée.  Il y a probablement de multiples traits qui contrôlent à la fois la virulence et la résistance, ce qui suggère une coévolution hôte-parasite très interactive.  On a découvert que quelques locus spécifiques conféraient une résistance comme Pca qui conférait un phénotype dominant et résistant à neuf isolats différents de P. coronata.  Un isolat supplémentaire de P. coronata a également été résisté, bien qu'un autre gène non lié puisse être impliqué qui corrèle la théorie que la résistance et la virulence sont contrôlées par des gènes multiples d’A. Sativa.  Certaines études suggèrent que les réponses dépendent de la race physiologique de la rouille impliquée en raison de mutations qui surviennent dans des races séparées. 

Une manière dont l'expression de certains gènes s'est avérée pour combattre P. coronata avenae est la production d'avénalumines. ^Les avalumines sont des composés antimicrobiens qui inhibent la croissance des hyphes, empêchant ainsi la propagation de P. coronata. ^Les Avénalumines ne se trouvent que dans les zones infectées des plantes et nulle part ailleurs.  La production d'avénalumines est régulée par certains des mêmes gènes qui se sont avérés conférer une résistance à certaines lignées d'avoine, indiquant ainsi leur importance dans la résistance.  En plus de la résistance totale à des races spécifiques, dans des cas tels que les avénalumines de production, une résistance partielle ou horizontale fournit un moyen de réduire l'effet de P. coronata . 

Des sources de résistance à la rouille couronnée ont été identifiées dans le matériel génétique d'orge de diverses régions, mais la plupart des cultivars d'orge brassicole actuellement cultivés dans le nord des Grandes Plaines d'Amérique du Nord sont sensibles à la rouille couronnée.  Typiquement, P. coronata peut vaincre le gène résistant dans les cinq ans, ce qui rend difficile pour les chercheurs de contrôler ses effets néfastes sur l'industrie de production d'avoine. Les chercheurs du Service de recherche agricole ont introduit des gènes individuels qui produisent des protéines censées reconnaître la rouille couronnée et déclencher une réponse défensive au sein de la plante. En raison de la capacité rapide de P. coronata à s'adapter aux souches d'avoine résistantes, les chercheurs ont dû se tourner vers une nouvelle variété d'avoine (Avena barbata), qui est généralement considérée comme une mauvaise herbe, pour les nouveaux gènes résistants. Dans les études de laboratoire, A. barbata a remarquablement bien réussi à conférer une résistance à diverses souches de rouille couronnée. L'objectif principal des chercheurs est non seulement de conférer une résistance à la rouille couronnée, mais également de développer des variétés d'avoine avec des caractéristiques supplémentaires souhaitables telles qu'un rendement élevé et une tolérance à la sécheresse.