Génétique des oléoprotéagineuses, Phytopathologie

Une approche pan-Canadienne pour améliorer la résistance à la sclérotiniose du soya (A pan-Canadian approach to improving soybean Sclerotinia stem rot resistance)

Résumé vulgarisé

L’utilisation de variétés résistantes est l’une des options les plus efficaces pour minimiser les risques associés à la sclérotiniose du soya causée par Sclerotinia sclerotiorum. Des études récentes démontrent que la résistance du soya peut être grandement affectée par l’isolat utilisé pour l’évaluation, la résistance allant de sensible à modérément résistante au sein d’une seule lignée de soya ou de canola. Ces lacunes peuvent sérieusement compromettre l’efficacité et la stabilité des évaluations de résistance à la sclérotiniose en pépinière, car les isolats utilisés varient d’une pépinière à l’autre. Cela peut entraîner des réponses variables des cultivars sur le terrain pour le contrôle de la sclérotiniose du soya, entraînant des pertes accrues ou une dépendance accrue aux fongicides en raison du changement climatique et de la croissance du secteur du soya à l’échelle nationale. De plus, l’utilisation de variétés sensibles augmente la charge d’inoculum dans les champs, mettant ainsi en danger d’autres cultures sensibles comme le canola, le tournesol et les légumineuses. L’ajout de soya aux rotations de cultures contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce à sa capacité à fixer l’azote, mais ne devrait pas compromettre les autres cultures. Une approche globale visant à améliorer et à stabiliser les évaluations en pépinière de la résistance du soya à la sclérotiniose et à combler les écarts dans les incohérences dans les niveaux de résistance observés pour certaines variétés de soya produira des évaluations stables et fiables , contribuera à réduire les charges d’inoculum de la sclérotiniose et contribuera à réduire la dépendance à l’égard des fongicides pour le contrôle de la sclérotiniose du soya et d’autres cultures sensibles dans la rotation. Ce projet vise donc à mieux comprendre la variabilité génétique de S. sclerotiorum à travers le Canada et l’effet de la variation sur la résistance du soya avec le but d’améliorer la stabilité et la fiabilité des pépinières et les évaluations de résistance.

Crédit photo : T. Copley (CÉROM)

Résumé scientifique

La sclérotiniose du soya, causée par Sclerotinia sclerotiorum, est présente dans le monde entier et entraîne d’importantes pertes économiques dans une multitude de cultures, notamment le soya, le canola, le tournesol, la pomme de terre et les légumineuses, entre autres. Elle figure régulièrement parmi les dix maladies du soya les plus dommageables au Canada [6-8], ce qui en fait une préoccupation pour les producteurs de soya de tout le pays. Bien que de nombreux programmes de sélection s’efforcent de fournir des variétés de soya présentant une résistance modérée à la sclérotiniose, la nature quantitative de la résistance a rendu difficile la sélection d’un matériel fiable et stable, et des études récentes suggèrent que cela pourrait être dû à un manque de compréhension de la diversité génétique. de S. sclerotiorum et en raison du choix des isolats dans les pépinières de la sclérotiniose. Sclerotinia sclerotiorum est homothallique (autofertile), ce qui réduit sa diversité génétique et son taux d’évolution par rapport à d’autres agents pathogènes importants des cultures ; cependant, plusieurs études ont démontré des groupes génétiques distincts d’isolats de S. sclerotiorum, suggérant qu’une pression et une divergence sélectives, ainsi qu’un isolement géographique se produisent [3, 9-13]. Une enquête portant sur 133 isolats de S. sclerotiorum collectés dans des champs de canola de l’Alberta, de la Saskatchewan et du Manitoba a démontré qu’il existe une divergence des isolats entre les provinces et que chaque isolat était un haplotype unique [3], ce qui suggère une architecture génétique plus complexe qu’on ne le pensait auparavant. Le manque d’isolats de l’Est du Canada dans cette étude amène à remettre en question la diversité génétique qui peut exister chez S. sclerotiorum à travers le Canada, en particulier avec les différentes rotations de culture trouvés à travers le pays. Une meilleure compréhension de la diversité génétique de S. sclerotiorum à travers le Canada permettra de mieux comprendre comment sélectionner correctement les isolats pour le dépistage de la résistance génétique de différentes espèces de cultures, contribuant ainsi à créer des pépinières de la sclérotiniose uniformes et à améliorer les méthodes d’identification de la résistance à la sclérotiniose. Cela sera particulièrement important avec l’augmentation de la production de soya à travers le pays, y compris dans les rotations avec le canola et la pomme de terre, qui sont également très sensibles à la sclérotiniose. Des études récentes ont démontré que la résistance des plantes à la sclérotiniose peut être grandement affectée par l’isolat pour lequel la résistance a été évaluée [1, 3-5, 14]. Des études de Buchwaldt et al.[3] et Denton-Giles et al.[14] ont examiné la réaction de résistance de lignées de canola similaires aux isolats canadiens et australiens de S. sclerotiorum, respectivement. Lorsqu’elle a été testée avec trois isolats australiens, la lignée de canola K22 a montré la résistance la plus constante, PAK54 et PAK93 ont montré une résistance intermédiaire [14]. Cependant, lorsque ces mêmes lignées de canola ont été testées avec 17 isolats canadiens, la lignée de canola PAK54 était systématiquement la lignée la plus résistante examinée, tandis que la lignée K22 variait de très résistante à très sensible [3]. Cela suggère qu’un panneau diversifié d’isolats provenant d’un même emplacement géographique pourrait ne pas suffire pour identifier une résistance fiable du soya ou d’autres cultures sensibles. Cela suggère également que la résistance peut être mal interprétée en fonction de l’isolat utilisé et que la résistance évaluée dans de nombreuses pépinières de maladies peut évaluer de manière inadéquate le niveau de résistance des cultures, car la majorité des pépinières n’utilisent qu’un ou deux isolats lors de leurs évaluations. Bien que des travaux aient été réalisés sur la résistance du canola à différents isolats de S. sclerotiorum canadiens, une seule étude a examiné les effets génétiques des isolats du soya avec des isolats de S. sclerotiorum canadiens [15] ; cependant, l’étude était limitée à quatre isolats collectés sur deux sites et ne représentait donc pas la véritable diversité génétique ou la distribution de virulence des isolats trouvés en Ontario et au Québec. Une étude de Willbur et al. [1] a observé des interactions génotype x isolat de soya avec certaines lignées variant de modérément résistantes à très sensibles selon l’isolat utilisé. Conjuguée aux preuves sur le canola, la littérature indique que l’établissement de pépinières de la sclérotiniose fiables et stables nécessite l’utilisation de plusieurs isolats de S. sclerotiorum et une uniformité entre les pépinières afin d’identifier les cultivars dotés d’une résistance fiable et stable. Pour y parvenir, une compréhension globale de la diversité génétique de S. sclerotiorum est impérative. L’objectif principal de cette étude vise à explorer la diversité génétique des isolats de S. sclerotiorum au Canada, avec un accent particulier sur l’Est du Canada pour compléter les travaux effectués précédemment dans l’Ouest canadien, et aidera à établir une identification fiable et stable des isolats de S. sclerotiorum pour les pépinières partout au Canada.

Objectifs

Deux objectifs majeurs seront au centre de la proposition suivante :
1) Identifier et cartographier les populations de S. sclerotiorum à travers le Canada, évaluer leur virulence et développer des outils génomiques pour l’évaluation des isolats de S. sclerotiorum afin d’identifier un panneau d’isolats multiples et représentatif de S. sclerotiorum qui représente la diversité génétique et la virulence au Canada.
2) Évaluer la résistance des variétés parentales de soya hâtives couramment utilisées par rapport à un sous-ensemble d’isolats représentatifs et comparer à l’isolat d’essai d’enregistrement québécois NB-5 pour identifier les parents présentant une résistance stable et fiable

Crédit photo : CÉROM

Domaine : Phytogénétique, Phytoprotection
Spécialité : Génétique des oléoprotéagineuses, Phytopathologie
Porteur de projet : Tanya Copley
Collaborateur(s) interne(s) : Louise O’Donoughue
Collaborateur(s) externe(s) : Valerio Hoyos-Villegas (McGill), Adam Foster (AAFC), Syama Chatterton (AAFC), Lone Buchwaldt (AAFC), Istvan Rajcan (Guelph)
Source de financement : Canadian Field Crop Research Alliance
Durée : 2023-2028
Culture : Soya
Pays : Canada
Statut : En cours

GALERIE PHOTOS

PROJETS

Le nématode à kystes du soja (Heterodera glycines, synonyme NKS) est le ravageur le plus nuisible du soya dans le monde, causant des pertes estimées de plus de 880 millions de dollars (USD) annuellement depuis 2015 dans le nord des États-Unis et en Ontario (Crop Protection Network). La gestion du NKS se fait par la rotation des cultures avec des plantes non hôtes et l’utilisation de variétés de soja résistantes. Actuellement, environ 95 % des variétés résistantes contiennent une seule source de résistance provenant de PI 88788. En raison de la surexploitation de cette source, la résistance se dégrade aux États-Unis, ainsi que dans plusieurs champs en Ontario et au Québec. En conséquence, il est urgent de développer des variétés avec des sources de résistance alternatives afin de fournir aux producteurs canadiens des options alternatives pour prévenir l'effondrement de la résistance. Ce projet vise à développer de nouvelles variétés de soya à courte saison (MG 0 à MG 000) portant la résistance provenant de neuf nouvelles sources de résistance, et à confirmer leur résistance aux types Hg 0 et Hg 2.5.7 du NKS. Ces types Hg sont actuellement les types Hg prédominants au Canada, et le développement de nouvelles variétés résistantes à ces types Hg offrira donc aux producteurs de soya canadiens des sources de résistance alternatives au PI 88788 et contribuera à maintenir l'efficacité des variétés de soya résistantes. Pour développer les variétés, la prédiction génomique sera utilisée pour prédire les meilleurs croisements. Les croisements subiront ensuite une sélection assistée par marqueurs pour éliminer les lignées non résistantes, et les lignées avancées présentant des traits agronomiquement supérieurs seront soumises à un phénotypage contre les deux types Hg.
épis de blé
Les maladies foliaires peuvent engendrer des pertes de rendement significatives pour les producteurs de blé, se traduisant par des pertes de rendement annuelles entre 5 % et 44 %. La méthode la plus fréquente pour réduire les pertes associées aux maladies foliaires du blé est l’utilisation de fongicides foliaires. Selon des données de l’Allemagne, l’utilisation de fongicides foliaires peut réduire les pertes de rendement associées aux maladies foliaires de 12 %. Par contre, l’utilisation non justifiée de fongicides foliaires représente non seulement des coûts non négligeables pour les producteurs, mais aussi potentiellement des effets néfastes pour l’environnement, la santé humaine et des animaux, et éventuellement l’efficacité des fongicides foliaires via le développement de résistance aux fongicides. L’utilisation raisonnable et durable des fongicides foliaires est donc nécessaire, surtout dans un contexte où les changements climatiques risquent d’augmenter la fréquence des épidémies, de précipiter l’arrivée de maladies, ou d’en introduire de nouvelles au Québec. La lutte intégrée des ennemies de culture et l’utilisation raisonnable et justifiée des fongicides foliaires sont donc des pratiques obligatoires faces aux changements climatiques afin d’assurer une production durable et rentable pour les producteurs. L’utilisation de cultivars résistants est souvent considérée comme la première ligne de défense contre les maladies, en plus de représenter un moyen rentable et durable pour combattre les maladies agricoles, et plusieurs études démontrent que les pertes de rendement sont hautement corrélées avec le niveau de résistance d’un cultivar, avec moins de pertes quand un cultivar résistant est utilisé . Le seuil de control, c’est-à-dire le niveau d’infection dont une application de fongicide foliaire est efficace, rentable et justifiable, peut varier selon le stade d’infection, la maladie, et le niveau de résistance d’un cultivar. Bien que les seuils d’intervention actuels au Québec soient basés sur un seuil de 5 % de la feuille étendard ou les feuilles du haut, les applications systématiques à certains stades phénologiques demeurent une pratique courante. Klocke et al. (2023) ont démontré qu’une intervention de « situation », basée sur le niveau de résistance d’un cultivar contre différentes maladies et l’utilisation d’un cultivar multirésistant peut réduire l’indice de fréquence des traitements de fongicides foliaires par 80 %, comparé à des applications basées sur le stade du cultivar sans prendre en compte le niveau de résistance ou la sévérité de la maladie. Ce projet vise à démontrer que les seuils d’intervention recommandés sont fiables et que les applications de fongicides foliaires ne sont justifiées que lorsque ces seuils sont atteints et si les conditions météorologiques favoriseront le développement continue de la maladie. Le but du projet est de comparer l'efficacité relative de l'utilisation de la résistance génétique pour lutter contre les maladies afin de réduire l'utilisation des pesticides dans le blé.
Le milieu agricole fait face à de multiples défis, incluant la confontration de multiples ennemis des cultures comme les mauvaises herbes et les maladies qui peuvent réduire les rendements de façon significative. Leur présence et les pertes qui y sont associées sont fortement incluencées par l'environnement, dont les changements climatiques jouent un rôle important. Pour faire face à cette situation, l'utilisation de pesticides demeure une des outils principaux, par contre, leur utilisation n'est souvent pas jusitifée. À cette problématique, s'ajoute la déradation de la santé des sols, constaté depuis les année 1990 au Québec. Des modèles prévisionnels peuvent aider les producteurs à prendre des décisions informées, mais les modèles existant sont souvent basés sur des conditions générales et non les conditions réelles du champ. L'exploitation de l'intelligence artificielle appuyée par des données multisources, incluant les observations par télédétection, permettra le développement de modèles prédictifs plus précis. Mais, le développement de tels modèles est confronté à l'accès aux données à grande échelle. Ce projet vise à s'attaquer à cette problématique, en développant une infrastructure numérique intelligente (INI), basée sur une nouvelle approche de fédération des données à l’échelle de la Montérégie. Le projet développera également des modèles prédictifs pour deux ennemis des cultures, notamment l'émergence du chénopod blanc et l'apparition des apothécies de la sclérotiniose du soya, à traver de la base de données et des données de télédétection.

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