Analysis by multi-scale imaging of the interaction between the parasitic plant Phelipanche Ramosa and a soil-borne pathogenic fungus | Analyse par imagerie multi-echelles de l’interaction entre la plante parasite Phelipanche Ramosa et une souche de champignon pathogène d’origine tellurique

International audience

Английский. Phelipanche ramosa (L.) Pomel, branched broomrape of winter oilseed rapeBrassica napus L., is a parasitic weed that needs a host plant to develop.The parasitic lifestyle requires a close relationship with the host plant fromthe earliest stages of development. This parasitic plant has been causingsignificant yield losses in rapeseed crops in France for some thirty years.Cryogenic scanning electron microscopy (cryo-SEM), transmission electronmicroscopy (TEM) and confocal laser scanning microscopy (CLSM) techniqueswere used to assess how the colonization of the parasitic plant by a pathogenicfungal strain affected the integrity of the plant tissues. Our observationsreveal a particularly reticulated parasite seed coat, composed of voluminousdehydrated cells forming a set of irregular alveoli. The outer walls of thesecells have collapsed and are joined to the inner walls, which have thinnedto form numerous punctuations. While the orange auto-fluorescence revealsthe seed coat with CLSM, green auto-fluorescence reveals soil debris on thesurface of the outer wall, as well as the presence of albumen and embryobeneath the seed coat. Interaction of the seed with the Fusarium strain leadsto structural changes, as revealed by cryo-SEM observations. These includemore pronounced cross-linking, increased punctuation and collapse ofthe seed tissue. These observations also reveal mycelial filaments runningthrough the integument, reflecting the development of the fungal strain. InMET, the pathogenicity of the fungal strain can be observed in the crushingand less clear contours of the tissues of the young P. ramosa tuber. A large number of fungal spores are found in the seed coat and in the peripheral cellsof the seed albumen, while fungal material fills the xylem of P. ramosa and theintercellular spaces of the haustorium tissues. Finally, the starch grains initiallypresent in P. ramosa tissues are less numerous and deteriorated, probablyexploited by the fungal strain. The results obtained indicate that the approachfollowed makes it possible to understand in detail and at the cytological levelthe mechanisms of the pathogenic fungus-parasitic plant interaction. Theyalso validate the relevance of the analysis by multi-scale imaging of thisinteraction to acquire the required knowledge to consider the biocontrol ofthe parasitic plant P. ramosa by soil-borne pathogenic fungi.

Французский. Phelipanche ramosa (L.) Pomel, l’orobanche rameuse du colza d’hiver Brassica napus L., est une plante adventice parasite qui a besoin d’une plante hôte pour se développer. Le mode de vie parasite nécessite une relation étroite avec la plante hôte dès les premiers stades de développement. Cette plante parasite entraîne des pertes importantes de rendement dans les cultures de colza en France depuis une trentaine d’années. Les techniques de cryo-microscopie électronique à balayage (cryo-MEB), de microscopie électronique à transmission (MET) et de microscopie confocale à balayage laser (MCBL) ont été utilisées pour tenter d’apprécier en quoi, la colonisation de la plante parasite par une souche fongique pathogène affectait l’intégrité des tissus de cette plante. Nos observations révèlent un tégument de la graine du parasite particulièrement réticulé, composé de volumineuses cellules déshydratées formant un ensemble d’alvéoles irrégulières. Les parois externes de ces cellules sont effondrées et s’accolent aux parois internes qui s’amincissent pour former de nombreuses ponctuations. Si l’auto-fluorescence orange révèle le tégument au MCBL, l’auto-fluorescence verte permet de visualiser les débris du sol à la surface de la paroi externe ainsi que la présence de l’albumen et de l’embryon sous le tégument de la graine. L’interaction de la graine avec la souche de Fusarium entraine des modifications structurales mises en évidence par les observations en cryoMEB. Il s’agit notamment de réticulations plus marquées, de ponctuations plus nombreuses et d’un affaissement des tissus de la graine. Ces observations révèlent également des filaments mycéliens traversant le tégument et traduisant le développement de la souche fongique. En MET, la pathogénicité de la souche fongique est observable par un écrasement et des contours moins nets des tissus du jeune tubercule P.ramosa. Dans le tégument ainsi que dans les cellules périphériques de l’albumen de la graine, un grand nombre de spores de champignons est retrouvé tandis que du matériel fongique remplit le xylème de P. ramosa ainsi que les espaces intercellulaires des tissus de l’haustorium. Enfin, les grains d’amidon initialement présents dans les tissus de P. ramosa sont moins nombreux et détériorés, probablement exploités par la souche fongique. Les résultats obtenus indiquent que l’approche suivie permet d’appréhender finement et au niveau cytologique, les mécanismes de l’interaction champignon pathogène-plante parasite. Ils valident également la pertinence de l’analyse par imagerie multi-échelles de cette interaction pour acquérir les connaissances nécessaires et envisager le biocontrôle de la plante parasite P. ramosa par des champignons pathogènes d’origine tellurique.