1. Epidemiological and evolutionary management of plant resistance: optimizing the deployment of cultivar mixtures in time and space in agricultural landscapes
- Author
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Ludovic Mailleret, Benoît Moury, Frédéric Fabre, Elsa Rousseau, Unité Mixte de Recherche en Santé Végétale (INRA/ENITA) (UMRSV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-École Nationale d'Ingénieurs des Travaux Agricoles - Bordeaux (ENITAB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV), Institut Sophia Agrobiotech (ISA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Biological control of artificial ecosystems (BIOCORE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Pathologie Végétale (PV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Agence Nationale de la Recherche ('VirAphid' (ANR-10-STRA-0001)), INRA (project 'TakeControl' of the metaprogramme Smach), Unité Mixte de Recherche en Santé Végétale (INRA/ENITA) (UMR SAVE), Institut Sophia Agrobiotech [Sophia Antipolis] (ISA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Station de Pathologie Végétale (AVI-PATHO), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), and Fabre, Frédéric
- Subjects
agroecosystem ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,prévention des maladies ,evolutionary epidemiology ,[SPI]Engineering Sciences [physics] ,durabilité des résistances ,landscape epidemiology ,[INFO.INFO-AU]Computer Science [cs]/Automatic Control Engineering ,Cultivar ,épidémiologie végétale ,[MATH]Mathematics [math] ,pathologie végétale ,2. Zero hunger ,résistance variétale ,education.field_of_study ,mélange de variétés ,Ecology ,mosaic strategy ,disease prevention ,rotation des cultures ,gène de résistance ,agroécosystème ,qualitative resistance ,Agricultural sciences ,heterogeneity of selection ,General Agricultural and Biological Sciences ,resistance durability ,Agricultural landscapes ,modèle spatialisé ,Landscape epidemiology ,Population ,Context (language use) ,Biology ,resistance gene ,Genetics ,education ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics ,Resistance (ecology) ,functional connectivity ,Original Articles ,15. Life on land ,maladie des plantes ,Software deployment ,rotation strategy ,gestion du paysage ,évolution génétique des populations ,Sciences agricoles ,Landscape connectivity ,rotation of crops - Abstract
International audience; The management of genes conferring resistance to plant–pathogens should make it possible to control epidemics (epidemiological perspective) and preserve resistance durability (evolutionary perspective). Resistant and susceptible cultivars must be strategically associated according to the principles of cultivar mixture (within a season) and rotation (between seasons). We explored these questions by modeling the evolutionary and epidemiological processes shaping the dynamics of a pathogen population in a landscape composed of a seasonal cultivated compartment and a reservoir compartment hosting pathogen year-round. Optimal deployment strategies depended mostly on the molecular basis of plant–pathogen interactions and on the agro-ecological context before resistance deployment, particularly epidemic intensity and landscape connectivity. Mixtures were much more efficient in landscapes in which between-field infections and infections originating from the reservoir were more prevalent than within-field infections. Resistance genes requiring two mutations of the pathogen avirulence gene to be broken down, rather than one, were particularly useful when infections from the reservoir predominated. Combining mixture and rotation principles were better than the use of the same mixture each season as (i) they controlled epidemics more effectively in situations in which within-field infections or infections from the reservoir were frequent and (ii) they fulfilled the epidemiological and evolutionary perspectives.
- Published
- 2015
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