Role of plant cell wall and metabolites from Colletotrichum higginsianum in a plant-pathogen arm race
Institution:
Université Paris-Saclay (ComUE)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Colletotrichum spp. are major plant pathogens that cause anthracnose on numerous crops worldwide and provoke devastating yield losses in agriculture. Colletotrichum higginsianum uses a hemibiotrophic lifestyle to infect many members of the Brassicaceae including the model plant Arabidopsis thaliana. During the infection, the fungus successively develops specialized structures such as appressoria and intracellular hyphae, and protein and chemical effectors are secreted in order to avoid or abolish host defence responses and to reprogram host cells before the cells die. To isolate chemical effectors, different strategies were recently set up in C. higginsianum and several metabolites have been purified including the terpenoid higginsianin B. The first objective of my PhD project was to characterize the activity of higginsianin B. This metabolite affects the organization of the plant cytoskeleton, especially the dynamics of cortical microtubules, and its activity is katanin-dependent. Interestingly Higginsianin B doesn’t affect the trajectories and dynamics of the catalytic subunit of cellulose synthases which synthesizes the cellulose microfibrils whose deposition is guided by cortical microtubules. The second objective of my PhD was to identify some A. thaliana mutants that are resistant to C. higginsianium infection. Atpme17 is affected in a pectin methylesterase, a major enzyme that demethylesterifies pectin and exposes the pectins to degradation to polygalacturonanases. This will generate a mix of oligogalacturonides (OGs), and some of them can act as Damage Associated Molecular Patterns (DAMPs). The atpme17 mutant is resistant to C. higginsianum and B. cinerea infections and we found that AtPME17 is involved in OG production during pathogen infection. These results provide new insights to dissect the mechanisms of plant resistance and susceptibility and to discover the traits underlying fungal pathogenicity.
Abstract FR:
Les espèces du genre Colletotrichum sont des agents pathogènes qui causent l’anthracnose sur de nombreuses plantes provoquant ainsi des dégâts importants sur des cultures dans le monde. Colletotrichum higginsianum est un champignon phytopathogène hémibiotrophe capable d’infecter de nombreuses Brassicaceae dont la plante modèle Arabidopsis thaliana. Lors de l’infection, des structures spécialisées sont successivement mises en place par le champignon telles que l’appressorium et les hyphes. Des effecteurs sont alors sécrétés de façon à contourner ou désactiver les mécanismes de défense des plantes et reprogrammer les cellules hôtes avant qu’elles soient détruites. Afin d’identifier ces effecteurs, différentes approches ont été récemment mises en place chez C. higginsianum et plusieurs effecteurs dont le métabolite secondaire higginsianin B ont pu être purifiés. La première partie du projet de thèse a consisté à caractériser l’activité de ce métabolite secondaire. Nous avons pu montrer que ce métabolite affecte l’organisation du cytosquelette d’A. thaliana notamment en diminuant la dynamique des microtubules corticaux et cette activité est katanine dépendante. Par contre higginsianin B ne perturbe pas l’organisation des sous-unités catalytiques de cellulose qui synthétisent les microfibrilles de cellulose dont le dépôt est guidé par les microtubules. La deuxième partie du projet visait à identifier des mutants d’A. thaliana résistants à l’infection par C. higginsianum. Le mutant atpme17 est affecté dans un gène codant une pectine méthylestérase qui est une enzyme déméthylestérifiant les pectines. Les pectines au sein de la paroi végétale sont alors dégradées par des polygalacturonases en générant des petits fragments pectiques appelés oligogalacturonides dont certains sont capables d’éliciter les mécanismes de défense des plantes. Nous avons montré que atpme17 est résistant à C. higginsianum et également au champignon nécrotrophe Botrytis cinerea. Il est affecté dans la production d’oligogalacturonides. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour mieux disséquer les mécanismes de résistance ou de susceptibilité des plantes et de mieux d’identifier des facteurs déterminant le pouvoir pathogène.