Simon, Jean-Christophe, d’Alençon, E., Guy, E., Jacquin-Joly, E., Jaquiéry, Julie, Nouhaud, Pierre, Peccoud, J., Sugio, A., Streiff, R., Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST, Scalable, Optimized and Parallel Algorithms for Genomics (GenScale), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - 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Grenoble 1 (UJF)-Sciences Po Grenoble - Institut d'études politiques de Grenoble (IEPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Sciences Po Grenoble - Institut d'études politiques de Grenoble (IEPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), ANR-11-BSV7-005-01, ANR-13-JSV7-0012-01, Agence Nationale de la Recherche, Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Télécom ParisTech-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (IEES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Ecosystèmes, biodiversité, évolution [Rennes] (ECOBIO), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Ecologie, Evolution, Symbiose (EES), Ecologie et biologie des interactions (EBI), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Poitiers-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Poitiers, Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes - 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Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
International audience; Effector proteins play crucial roles in determining the outcome of various plant-parasite interactions. Aphids inject salivary effector proteins into plants to facilitate phloem feeding, but some proteins might trigger defense responses in certain plants. The pea aphid, Acyrthosiphon pisum, forms multiple biotypes, and each biotype is specialized to feed on a small number of closely related legume species. Interestingly, all the previously identified biotypes can feed on Vicia faba; hence, it serves as a universal host plant of A. pisum. We hypothesized that the salivary effector proteins have a key role in determining the compatibility between specific host species and A. pisum biotypes and that each biotype produces saliva containing a specific mixture of effector proteins due to differential expression of encoding genes. As the first step to address these hypotheses, we conducted two sets of RNA-seq experiments. RNA-seq analysis of dissected salivary glands (SGs) from reference alfalfa- and pea-specialized A. pisum lines revealed common and line-specific repertoires of candidate salivary effector genes. Based on the results, we created an extended catalogue of A. pisum salivary effector candidates. Next, we used aphid head samples, which contain SGs, to examine biotype-specific expression patterns of candidate salivary genes. RNA-seq analysis of head samples of alfalfa- and pea-specialized biotypes, each represented by three genetically distinct aphid lines reared on either a universal or specific host plant, showed that a majority of the candidate salivary effector genes was expressed in both biotypes at a similar level. Nonetheless, we identified small sets of genes that were differentially regulated in a biotype-specific manner. Little host plant effect (universal vs. specific) was observed on the expression of candidate salivary genes. Analysis of previously obtained genome re-sequenced data of the two biotypes revealed the copy number variations that might explain the differential expression of some candidate salivary genes. In addition, at least four candidate effector genes that were present in the alfalfa biotype but might not be encoded in the pea biotype were identified. This work sets the stage for future functional characterization of candidate genes potentially involved in the determination of plant specificity of pea aphid biotypes