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The receptor like kinase at Rhg1-a/Rfs2 caused pleiotropic resistance to sudden death syndrome and soybean cyst nematode as a transgene by altering signaling responses.

Srour, A., Afzal, A.J., Blahut-Beatty, L., Hemmati, N., Simmonds, D.H., Li, W.B., Liu, M., Town, C.D., Sharma, H., Arelli, P., et Lightfoot, D.A. (2012). « The receptor like kinase at Rhg1-a/Rfs2 caused pleiotropic resistance to sudden death syndrome and soybean cyst nematode as a transgene by altering signaling responses. », BMC Genomics, 13, p. 368-377. doi : 10.1186/1471-2164-13-368  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Contexte La résistance du soja (Glycine max [L. Merr.]) aux populations d’Heterodera glycines (I.) ou de Fusarium virguliforme (Akoi, O’Donnell, Homma & Lattanzi) requiert un allèle fonctionnel au locus Rhg1/Rfs2. Le H. glycines, nématode à kyste du soja (NKS) est un parasite ancien et endémique du soja, tandis que le F. virguliforme, agent du syndrome de la mort subite, est un parasite récent et régional. Dans cette étude, nous avons examiné le rôle d’une kinase de type récepteur GmRLK18-1, dont le gène est situé dans le locus Rhg1/Rfs2, dans la résistance au NKS et au syndrome de la mort subite (modèle génique Glyma_18_02680, 1,071  kpb sur le chromosome 18 du génome). Résultats Nous avons séquencé un chromosome BAC (B73p06) comprenant le locus Rhg1/Rfs2 d’un cultivar résistant et comparé sa séquence à celle de deux cultivars sensibles dans lesquels nous avons trouvé 800 SNP. D’après l’alignement des séquences, l’allèle de la résistance aurait été introduit par introgression d’une région d’environ 59 kpb au milieu de laquelle le gène de la protéine GmRLK18-1 était le plus polymorphe. Nous avons analysé les plantes qui étaient hétérozygotes ou transgéniques (donc hémizygotes à une nouvelle position) en ce qui a trait à l’allèle GmRLK18-1. Les plantes infestées par le H. glycines ou le F. virguliforme ont montré que l’allèle de résistance est dominant. En l’absence du Rhg4, le gène GmRLK18-1 suffit à conférer une résistance presque complète (très peu de signes d’infestation dans les racines et les feuilles) à la mort subite causée par le F. virguliforme et confère une résistance partielle à trois populations de nématodes (diminution de 30 à 50 % des kystes femelles matures). En présence du Rhg4, les plantes avec le transgène ont presque été classées comme entièrement résistantes au NKS (nombre de femelles = 11 % du nombre chez le témoin sensible) ainsi qu’à la mort subite. L’allèle de résistance GmRLK18-1 a aussi entraîné un ralentissement du développement racinaire des semis. Les essais au champ faits avec les plantes transgéniques ont révélé une augmentation de la sensibilité des feuilles aux insectes herbivores. Conclusions Le fait que le soja a adapté une partie de son système de reconnaissance d’un pathogène et de défense contre celui-ci (H. glycines, NKS et insectes herbivores) à un nouveau pathogène (F. virguliforme, syndrome de la mort subite) pourrait avoir une incidence importante sur l’amélioration des cultures. En effet, la manipulation des gènes codant quelques protéines de reconnaissance de pathogènes pourrait donner lieu à une résistance stable à de nombreux pathogènes.

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