Une protéine qui permet au champignon responsable de la pourriture blanche de la tige chez plus de 600 espèces végétales de surmonter les défenses des plantes a été identifiée par une équipe de scientifiques du Service de recherche agricole du Département américain de l’agriculture et de l’Université de l’État de Washington.
La connaissance de cette protéine, appelée SsPINE1, pourrait aider les chercheurs à développer un nouveau système plus précis de mesures de contrôle du champignon Sclerotinia sclerotiorum, qui attaque les pommes de terre, le soja, le tournesol, les pois, les lentilles, le canola et de nombreuses autres cultures à larges feuilles. Les dégâts peuvent s’élever à des milliards de dollars en une année de mauvaises épidémies.
Les champignons S. sclerotiorum provoquent la pourriture et la mort des plantes en sécrétant des substances chimiques appelées polygalacturonases (PG), qui décomposent les parois cellulaires de la plante. Les plantes ont évolué pour se protéger en produisant une protéine qui arrête ou inhibe la PG du champignon, appelée PGIP, qui a été découverte en 1971. Depuis lors, les scientifiques savent que certains pathogènes fongiques ont un moyen de vaincre la PGIP de la plante. Mais ils n’avaient pas pu l’identifier.
« Ce que vous avez est essentiellement une course aux armements continue entre les pathogènes fongiques et leurs plantes hôtes, une bataille intense d’attaque, de contre-attaque et de contre-contre-attaque dans laquelle chacun développe et modifie constamment ses tactiques chimiques afin de contourner ou de surmonter les défenses de l’autre, » a déclaré le phytopathologiste de recherche Weidong Chen de l’unité de recherche en physiologie de la génétique des légumineuses de l’ARS à Pullman, Washington, et responsable de l’étude qui vient d’être publiée dans Communication Nature.
La clé pour identifier SsPINE1 était de regarder à l’extérieur des cellules fongiques, selon Chen.
« Nous l’avons trouvé en examinant les matières excrétées par le champignon », a-t-il déclaré. « Et voilà. Lorsque nous avons trouvé cette protéine, SsPINE1, qui interagissait avec PGIP, cela avait du sens. »
Ensuite, pour prouver que la protéine SsPINE1 était ce qui permettait à Sclerotinia de contourner le PGIP des plantes, Chen et ses collègues ont supprimé la protéine du champignon en laboratoire, ce qui a considérablement réduit son impact.
« J’ai eu la chair de poule quand nous avons trouvé cette protéine », a déclaré Kiwamu Tanaka, professeur agrégé au Département de pathologie végétale de l’Université de l’État de Washington et co-auteur de l’article. « Il a répondu à toutes ces questions que les scientifiques se sont posées au cours des 50 dernières années : pourquoi ces champignons surmontent-ils toujours les défenses des plantes ? Pourquoi ont-ils une si large gamme d’hôtes et pourquoi réussissent-ils si bien ? »
La découverte de SsPINE1 a ouvert de nouvelles voies à explorer pour contrôler les agents pathogènes de la pourriture blanche de la tige, y compris une sélection peut-être encore plus efficace et plus ciblée pour rendre les plantes naturellement résistantes aux maladies de la sclérotinie. Et l’équipe a montré que d’autres pathogènes fongiques apparentés utilisent cette contre-stratégie, ce qui ne fait que rendre cette découverte encore plus importante.
Cette recherche fait partie de la National Sclerotinia Initiative, un effort multi-organisationnel que l’ARS a créé pour contre-attaquer S. sclerotiorum parce que le champignon fait tellement de dégâts dans le monde.
L’équipe de recherche comprenait également des scientifiques de l’USDA-ARS, de la WSU, de la Northwestern A&F University à Shaanxi, en Chine, de la Wuhan Polytechnic University à Wuhan, en Chine et de la Huazhong Agricultural University à Wuhan.
Un effecteur extracellulaire fongique inactive la protéine végétale inhibant la polygalacturonase, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-29788-2