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Chancre de l’abricotier : diversité bactérienne en verger

Ce numéro comprend les articles correspondant aux présentations du Colloque Casdar 2018.; Bacterial canker of kiwifruit, Pseudomonas syringae pv. actinidiae, has caused severe damages inFrance since 2010 and has spread throughout nearly all the kiwifruit production areas. A 3-yearresearch project began in 2012, fruit of cooperation between one institute (Ctifl), two researchlaboratories (ANSES, INRA), and three regional partners (Sefra, Invenio and Fredon Aquitaine).Partners were able to acquire knowledge on the development and the behavior of this bacterium as wellas to develop a series of tests (an official detection method, pathogenicity tests, a varietal susceptibilitytest) and to assess different control strategies.; La bactériose du kiwi, Pseudomonas syringae pv. actinidiae, sévit depuis 2010 en France et concernemaintenant la quasi-totalité des aires de production. Un programme de recherche a vu le jour en 2012pour 3 années, fruit d’un partenariat entre un institut (Ctifl), deux laboratoires (Anses, Inra) et troiscollaborateurs régionaux (Sefra, Invenio, Fredon Aquitaine). Il a permis aux partenaires i) d’acquérir desconnaissances quant au développement et au comportement de cette bactérie ; ii) de mettre au pointun certain nombre de test (méthode officielle de détection, tests de pathogénicité, test de sensibilitévariétale) ; et iii) d’évaluer différentes stratégies de protection. Beaucoup de données et d’informationsont ainsi été générées, et sont maintenant disponibles pour les producteurs.

La bactériose du kiwi, Pseudomonas syringae pv. actinidiae, sévit depuis 2010 en France et concerne maintenant la quasi-totalité des aires de production. Un programme de recherche a vu le jour en 2012 pour 3 années, fruit d’un partenariat entre un institut (Ctifl), deux laboratoires (Anses, Inra) et trois collaborateurs régionaux (Sefra, Invenio, Fredon Aquitaine). Il a permis aux partenaires i) d’acquérir des connaissances quant au développement et au comportement de cette bactérie ; ii) de mettre au point un certain nombre de test (méthode officielle de détection, tests de pathogénicité, test de sensibilité variétale) ; et iii) d’évaluer différentes stratégies de protection. Beaucoup de données et d’informations ont ainsi été générées, et sont maintenant disponibles pour les producteurs., Bacterial canker of kiwifruit, Pseudomonas syringae pv. actinidiae, has caused severe damages in France since 2010 and has spread throughout nearly all the kiwifruit production areas. A 3-year research project began in 2012, fruit of cooperation between one institute (Ctifl), two research laboratories (ANSES, INRA), and three regional partners (Sefra, Invenio and Fredon Aquitaine). Partners were able to acquire knowledge on the development and the behavior of this bacterium as well as to develop a series of tests (an official detection method, pathogenicity tests, a varietal susceptibility test) and to assess different control strategies.

National audience

International audience; Infectious diseases are known as significant stressors of plant fitness, yet predicting their emergence and mitigating their impacts remains challenging. Kiwifruit crop has been cultivated commercially worldwide for 50 years but has already experienced at least 4 independent emergences of bacterial canker caused by strains of Pseudomonas syringae. P. syringae is a ubiquitous bacterium that can grow on a wide range of angiosperms in temperate regions. This bacterium is currently considered to be the main pathogen affecting kiwifruit yield through different types of tissue alterations including wood canker, bud necrosis and leaf die-back. The recent and global kiwifruit canker epidemic is attributed to a rather homogeneous population of P. syringae pv. actinidiae (Psa). Other strains in the genetically diverse P. syringae species complex are also known to colonize kiwifruit leaves and flowers. In addition, herbaceous plants in orchard ground covers could constitute potential reservoirs of inoculum. Yet, whether Psa strains can be found in single and/or mixed populations in both Kiwifruit trees and nearby ground covers has not been studied. To assess P. syringae genetic diversity in orchards, we determined its population structure in tissue samples from Kiwifruit trees in four orchards in the Drôme region (a main production region in France with high Psa disease incidence) and in bulk leaf samples of ground cover plants in close proximity of each tree. In contrast to previous descriptions, a high diversity of P. syringae strains from at least five genetic groups were detected both in Kiwifruit trees and in plant ground covers. In addition, P. syringae population sizes and structure in Kiwifruit buds were affected by ground cover management. The relative effects of various biotic (e.g. ground cover plant community composition) and abiotic (e.g. pedo-climatic conditions) parameters on P. syringae diversity and population sizes will be discussed.

Identifier les réservoirs et sources d’inoculum des agents phytopathogènes est un enjeu majeur en pathologie végétale. Les systèmes agricoles pérennes, tels que les vergers, sont soumis aux attaques de nombreux ravageurs et agents microbiens pathogènes. P. syringae, agent phytopathogène responsable de l’émergence de maladies des arbres fruitiers, dont la récente épidémie du chancre bactérien du kiwi causée P. syringae pv. actinidiae (Psa), représente un enjeu économique important au niveau mondial. En France, les moyens de lutte sont constitués de traitements cupriques et de gestes préventifs visant à réduire la propagation de la bactérie au sein et entre les vergers. Avec la prise de conscience de la nécessité de la conservation de l’environnement par les consommateurs et producteurs, les méthodes de cultures actuelles ont tendances à s’orienter vers celles de l’agroécologie et l’usage de l’ingénierie écologique au service de la santé des plantes. En verger, la gestion des communautés de plantes des couvre-sols donne de bons résultats dans la lutte conte certaines espèces de ravageurs, tels que les arthropodes herbivores, mais les effets sur les communautés de microorganismes pathogènes restent inexplorés. Les plantes couvre-sol et adventices des vergers hébergent d’abondantes communautés de P. syringae, cependant le rôle de ces couverts végétaux dans l’émergence des maladies des arbres fruitiers reste incompris. Par conséquent, les travaux de recherche présentés ici focalisent sur l’étude simultanée des communautés de P. syringae associées aux plantes couvre-sol et aux arbres fruitiers de trois vergers d’abricotiers et de quatre vergers de kiwis du département de la Drôme, sud-est de la France, choisis pour leur état sanitaire (sain, malade ou émergence de la maladie), ainsi que des pratiques de gestion du couvre-sol différentes (sol nu, enherbement des inter-rangs, enherbement des inter rangs et rangs des arbres). En l’absence d’outils permettant une identification rapide et une affiliation à l’un des 13 phylogroupes actuellement décris pour l’espèce P. syringae, l’étude du génome complet d’une cinquantaine de souches de P. syringae a permis la mise au point de marqueurs moléculaires capables d’identifier 9 des 13 phylogroupes. L’étude des communautés de P. syringae hébergées par les couvre-sols végétaux montre un effet de la composition des communautés des plantes couvre-sol sur l’abondance et la structure des communautés de P. syringae. La présence de Prunella vulgaris, une plante de la famille des Lamiaceae, est corrélée avec une diminution de l’abondance des P. syringae. La reproductibilité de ce résultat est actuellement en cours d’investigation dans une parcelle expérimentale. Cependant, les résultats préliminaires montrent une absence d’effet de P. vulgaris sur l’abondance de P. syringae. L’étude simultanée des communautés de P. syringae des couvre-sols végétaux et des arbres fruitiers montre que des échanges se font entre les deux compartiments en raison de la présence de souches génétiquement proches. Chez le kiwi, lorsque Psa est présent il coexiste toujours avec d’autres P. syringae, soulevant la question des interactions entre ces souches et leur rôle dans l’émergence de la maladie. Enfin, les résultats mettent en avant un potentiel antagonisme entre les phylogroupes 1 et 2., Identification of reservoirs and inoculum sources of plant pathogenic microorganisms is a major issue in plant pathology. Perennial agricultural systems, such as orchards, are exposed to many pests and pathogenic microorganisms. P. syringae, a phytopathogenic bacterium responsible for the emergence of diseases of fruit trees, including the recent outbreak of bacterial canker of kiwifruit caused P. syringae pv. actinidiae (Psa), represent an important economic issue worldwide. In France, means of control of bacterial canker consist of copper treatments and preventive measures in order to reduce the spread of bacteria within and between orchards. With the awareness for environmental conservation by consumers and producers, current cultivation methods tend to be progressively replaced by more agroecological ones and the use of ecological engineering to improve plant health. Ecological engineering of orchard ground cover plant communities provides good results for the control of orchard pests, such as herbivorous arthropods, but the effects on pathogenic microbial communities remains unexplored. The ground cover plants and orchard weeds host abundant P. syringae communities, however the role of ground covers in the emergence of fruit tree diseases remains ignored. Therefore, the research presented here is focused on the simultaneous study of P. syringae communities associated with ground covers and fruit trees from three apricot and four kiwifruit orchards of Drôme county, southeastern France, chosen for their health status (healthy, diseased, or disease emergence), as well as different ground cover management practices (bare soil, ground cover in inter-rows, ground cover in inter-rows and tree rows). In the absence of tools for rapid identification and affiliation to one of 13 currently described phylogroups for the P. syringae species, the screening of whole genomes of more than fifty P. syringae strains has allowed the development of specific molecular markers able to identify 9 of the 13 phylogroups. Results show that ground cover P. syringae community abundances and structures are correlated to plant community composition. The presence of Prunella vulgaris, a plant of the Lamiaceae family, is correlated to a decrease in the P. syringae abundances. Reproducibility of this result is currently under investigation in an experimental field. However, preliminary results from the experimental field show that the presence of P. vulgaris in 1-year-old ground covers is not correlated to a decrease in P. syringae abundances. Simultaneous study of ground cover and fruit tree P. syringae communities highlight bacterial exchanges between these two compartments because of the presence of genetically correlated strains in both of them. When present, Psa coexist with other P. syringae, raising the question of the interaction between these strains and their role in the emergence of the disease. Finally, the results highlight a potential antagonism between phylogroups 1 and 2.

Process of ecological engineering in plant health: study of the role of orchard ground cover plants in the emergence of fruit tree diseases caused by Pseudomonas syringaeIdentification of reservoirs and inoculum sources of plant pathogenic microorganisms is a major issue in plant pathology. Perennial agricultural systems, such as orchards, are exposed to many pests and pathogenic microorganisms. P. syringae, a phytopathogenic bacterium responsible for the emergence of diseases of fruit trees, including the recent outbreak of bacterial canker of kiwifruit caused P. syringae pv. actinidiae (Psa), represent an important economic issue worldwide. In France, means of control of bacterial canker consist of copper treatments and preventive measures in order to reduce the spread of bacteria within and between orchards. With the awareness for environmental conservation by consumers and producers, current cultivation methods tend to be progressively replaced by more agroecological ones and the use of ecological engineering to improve plant health. Ecological engineering of orchard ground cover plant communities provides good results for the control of orchard pests, such as herbivorous arthropods, but the effects on pathogenic microbial communities remains unexplored. The ground cover plants and orchard weeds host abundant P. syringae communities, however the role of ground covers in the emergence of fruit tree diseases remains ignored. Therefore, the research presented here is focused on the simultaneous study of P. syringae communities associated with ground covers and fruit trees from three apricot and four kiwifruit orchards of Drôme county, southeastern France, chosen for their health status (healthy, diseased, or disease emergence), as well as different ground cover management practices (bare soil, ground cover in inter-rows, ground cover in inter-rows and tree rows). In the absence of tools for rapid identification and affiliation to one of 13 currently described phylogroups for the P. syringae species, the screening of whole genomes of more than fifty P. syringae strains has allowed the development of specific molecular markers able to identify 9 of the 13 phylogroups. Results show that ground cover P. syringae community abundances and structures are correlated to plant community composition. The presence of Prunella vulgaris, a plant of the Lamiaceae family, is correlated to a decrease in the P. syringae abundances. Reproducibility of this result is currently under investigation in an experimental field. However, preliminary results from the experimental field show that the presence of P. vulgaris in 1-year-old ground covers is not correlated to a decrease in P. syringae abundances. Simultaneous study of ground cover and fruit tree P. syringae communities highlight bacterial exchanges between these two compartments because of the presence of genetically correlated strains in both of them. When present, Psa coexist with other P. syringae, raising the question of the interaction between these strains and their role in the emergence of the disease. Finally, the results highlight a potential antagonism between phylogroups 1 and 2.; Démarche d’ingénierie écologique en santé des plantes : gestion des couvre-sol des vergers pour lutter contre les bactérioses des arbres fruitiers provoquées par Pseudomonas syringaeIdentifier les réservoirs et sources d’inoculum des agents phytopathogènes est un enjeu majeur en pathologie végétale. Les systèmes agricoles pérennes, tels que les vergers, sont soumis aux attaques de nombreux ravageurs et agents microbiens pathogènes. P. syringae, agent phytopathogène responsable de l’émergence de maladies des arbres fruitiers, dont la récente épidémie du chancre bactérien du kiwi causée P. syringae pv. actinidiae (Psa), représente un enjeu économique important au niveau mondial. En France, les moyens de lutte sont constitués de traitements cupriques et de gestes préventifs visant à réduire la propagation de la bactérie au sein et entre les vergers. Avec la prise de conscience de la nécessité de la conservation de l’environnement par les consommateurs et producteurs, les méthodes de cultures actuelles ont tendances à s’orienter vers celles de l’agroécologie et l’usage de l’ingénierie écologique au service de la santé des plantes. En verger, la gestion des communautés de plantes des couvre-sols donne de bons résultats dans la lutte conte certaines espèces de ravageurs, tels que les arthropodes herbivores, mais les effets sur les communautés de microorganismes pathogènes restent inexplorés. Les plantes couvre-sol et adventices des vergers hébergent d’abondantes communautés de P. syringae, cependant le rôle de ces couverts végétaux dans l’émergence des maladies des arbres fruitiers reste incompris. Par conséquent, les travaux de recherche presentés ici focalisent sur l’étude simultanée des communautés de P. syringae associées aux plantes couvre-sol et aux arbres fruitiers de trois vergers d’abricotiers et de quatre vergers de kiwis du département de la Drôme, sud-est de la France, choisis pour leur état sanitaire (sain, malade ou émergence de la maladie), ainsi que des pratiques de gestion du couvre-sol différentes (sol nu, enherbement des inter-rangs, enherbement des inter rangs et rangs des arbres). En l’absence d’outils permettant une identification rapide et une affiliation à l’un des 13 phylogroupes actuellement décris pour l’espèce P. syringae, l’étude du génome complet d’une cinquantaine de souches de P. syringae a permis la mise au point de marqueurs moléculaires capables d’identifier 9 des 13 phylogroupes. L’étude des communautés de P. syringae hébergées par les couvre-sols végétaux montre un effet de la composition des communautés des plantes couvre-sol sur l’abondance et la structure des communautés de P. syringae. La présence de Prunella vulgaris, une plante de la famille des Lamiaceae, est corrélée avec une diminution de l’abondance des P. syringae. La reproductibilité de ce résultat est actuellement en cours d’investigation dans une parcelle expérimentale. Cependant, les résultats préliminaires montrent une absence d’effet de P. vulgaris sur l’abondance de P. syringae. L’étude simultanée des communautés de P. syringae des couvre-sols végétaux et des arbres fruitiers montre que des échanges se font entre les deux compartiments en raison de la présence de souches génétiquement proches. Chez le kiwi, lorsque Psa est présent il coexiste toujours avec d’autres P. syringae, soulevant la question des interactions entre ces souches et leur rôle dans l’émergence de la maladie. Enfin, les résultats mettent en avant un potentiel antagonisme entre les phylogroupes 1 et 2.

Process of ecological engineering in plant health: study of the role of orchard ground cover plants in the emergence of fruit tree diseases caused by Pseudomonas syringaeIdentification of reservoirs and inoculum sources of plant pathogenic microorganisms is a major issue in plant pathology. Perennial agricultural systems, such as orchards, are exposed to many pests and pathogenic microorganisms. P. syringae, a phytopathogenic bacterium responsible for the emergence of diseases of fruit trees, including the recent outbreak of bacterial canker of kiwifruit caused P. syringae pv. actinidiae (Psa), represent an important economic issue worldwide. In France, means of control of bacterial canker consist of copper treatments and preventive measures in order to reduce the spread of bacteria within and between orchards. With the awareness for environmental conservation by consumers and producers, current cultivation methods tend to be progressively replaced by more agroecological ones and the use of ecological engineering to improve plant health. Ecological engineering of orchard ground cover plant communities provides good results for the control of orchard pests, such as herbivorous arthropods, but the effects on pathogenic microbial communities remains unexplored. The ground cover plants and orchard weeds host abundant P. syringae communities, however the role of ground covers in the emergence of fruit tree diseases remains ignored. Therefore, the research presented here is focused on the simultaneous study of P. syringae communities associated with ground covers and fruit trees from three apricot and four kiwifruit orchards of Drôme county, southeastern France, chosen for their health status (healthy, diseased, or disease emergence), as well as different ground cover management practices (bare soil, ground cover in inter-rows, ground cover in inter-rows and tree rows). In the absence of tools for rapid identification and affiliation to one of 13 currently described phylogroups for the P. syringae species, the screening of whole genomes of more than fifty P. syringae strains has allowed the development of specific molecular markers able to identify 9 of the 13 phylogroups. Results show that ground cover P. syringae community abundances and structures are correlated to plant community composition. The presence of Prunella vulgaris, a plant of the Lamiaceae family, is correlated to a decrease in the P. syringae abundances. Reproducibility of this result is currently under investigation in an experimental field. However, preliminary results from the experimental field show that the presence of P. vulgaris in 1-year-old ground covers is not correlated to a decrease in P. syringae abundances. Simultaneous study of ground cover and fruit tree P. syringae communities highlight bacterial exchanges between these two compartments because of the presence of genetically correlated strains in both of them. When present, Psa coexist with other P. syringae, raising the question of the interaction between these strains and their role in the emergence of the disease. Finally, the results highlight a potential antagonism between phylogroups 1 and 2.; Démarche d’ingénierie écologique en santé des plantes : gestion des couvre-sol des vergers pour lutter contre les bactérioses des arbres fruitiers provoquées par Pseudomonas syringaeIdentifier les réservoirs et sources d’inoculum des agents phytopathogènes est un enjeu majeur en pathologie végétale. Les systèmes agricoles pérennes, tels que les vergers, sont soumis aux attaques de nombreux ravageurs et agents microbiens pathogènes. P. syringae, agent phytopathogène responsable de l’émergence de maladies des arbres fruitiers, dont la récente épidémie du chancre bactérien du kiwi causée P. syringae pv. actinidiae (Psa), représente un enjeu économique important au niveau mondial. En France, les moyens de lutte sont constitués de traitements cupriques et de gestes préventifs visant à réduire la propagation de la bactérie au sein et entre les vergers. Avec la prise de conscience de la nécessité de la conservation de l’environnement par les consommateurs et producteurs, les méthodes de cultures actuelles ont tendances à s’orienter vers celles de l’agroécologie et l’usage de l’ingénierie écologique au service de la santé des plantes. En verger, la gestion des communautés de plantes des couvre-sols donne de bons résultats dans la lutte conte certaines espèces de ravageurs, tels que les arthropodes herbivores, mais les effets sur les communautés de microorganismes pathogènes restent inexplorés. Les plantes couvre-sol et adventices des vergers hébergent d’abondantes communautés de P. syringae, cependant le rôle de ces couverts végétaux dans l’émergence des maladies des arbres fruitiers reste incompris. Par conséquent, les travaux de recherche presentés ici focalisent sur l’étude simultanée des communautés de P. syringae associées aux plantes couvre-sol et aux arbres fruitiers de trois vergers d’abricotiers et de quatre vergers de kiwis du département de la Drôme, sud-est de la France, choisis pour leur état sanitaire (sain, malade ou émergence de la maladie), ainsi que des pratiques de gestion du couvre-sol différentes (sol nu, enherbement des inter-rangs, enherbement des inter rangs et rangs des arbres). En l’absence d’outils permettant une identification rapide et une affiliation à l’un des 13 phylogroupes actuellement décris pour l’espèce P. syringae, l’étude du génome complet d’une cinquantaine de souches de P. syringae a permis la mise au point de marqueurs moléculaires capables d’identifier 9 des 13 phylogroupes. L’étude des communautés de P. syringae hébergées par les couvre-sols végétaux montre un effet de la composition des communautés des plantes couvre-sol sur l’abondance et la structure des communautés de P. syringae. La présence de Prunella vulgaris, une plante de la famille des Lamiaceae, est corrélée avec une diminution de l’abondance des P. syringae. La reproductibilité de ce résultat est actuellement en cours d’investigation dans une parcelle expérimentale. Cependant, les résultats préliminaires montrent une absence d’effet de P. vulgaris sur l’abondance de P. syringae. L’étude simultanée des communautés de P. syringae des couvre-sols végétaux et des arbres fruitiers montre que des échanges se font entre les deux compartiments en raison de la présence de souches génétiquement proches. Chez le kiwi, lorsque Psa est présent il coexiste toujours avec d’autres P. syringae, soulevant la question des interactions entre ces souches et leur rôle dans l’émergence de la maladie. Enfin, les résultats mettent en avant un potentiel antagonisme entre les phylogroupes 1 et 2.

no abstract

National audience; Blights and cankers of fruit trees caused by Pseudomonas syringae generate significant economic losses worldwide. Given the epiphytic lifestyle of P. syringae orchard ground covers represent a potential source of inoculum of P. syringae for fruit trees. They also represent a reservoir of bacterial diversity that could be beneficial for plant health via natural antagonistic and competitive interactions within the microbial flora. This microbial reservoir could be exploited for the development of ecological engineering practices, specifically the management of ground covers to reduce their negative impact on plant health and in particular as a source of pathogenic strains of P. syringae. Within the species P. syringae there is a very high genetic variability, and strains are distributed into 13 phylogroups (Berge et al., 2014) with very marked differences in pathogenicity among some of these phylogroups. Until now the only method for phylogenetic identification was the sequencing of specific and conserved genes. We have now replaced this with a PCR-based method allowing fast and accurate identification of 9 of the 13 current phylogroups (Borschinger et al., submitted). Here we will present the results of an exploratory study of P. syringae populations hosted by different compartments from 4 kiwifruit and 3 apricot orchards located in the southwest of France. The analysis of the phylogenetic structure of the P. syringae populations isolated from samples of ground cover, buds, leaves, twigs, irrigation water and soil, indicates a very large inter- and intra-orchard variability. Populations are largely constituted by an assembly of strains belonging to different phylogroups. Similarities between the phylogenetic structures of populations, and genetic similarities between strains, from different samples suggests a connection between these different compartments.

National audience; Anticipating emerging plant infectious diseases (PIDs) and mitigating their impacts on host health are major socio-economic challenges. Accumulating evidence is demonstrating that PID emergence is mediated by multiple processes, including changes specific to micro-organisms, their biotic and abiotic environment and their dissemination both within and outside of agricultural systems. Management of emerging PIDs could benefit from the One Health concept that has greatly facilitated the understanding and management of emerging diseases of humans and animals due to its comprehensive integration of the ecology and biology of pathogens, and land-use considerations. The complex ecology of the bacterial plant pathogen Pseudomonas syringae provides a unique opportunity for developing such an approach for PIDs. This bacteria resides in a wide range of crop and non-crop plants, aquatic environments and in soil organic matter; and its dissemination is linked to the water cycle. P. syringae currently represents a complex of 13 genetic lineages of strains for which molecular tools of detection are available, allowing the analysis of P. syringae population structure. Phenotypic traits are highly variable and are involved in different stages of P. syringae life cycle as an epiphyte, saprophyte, pathogen and biological ice nucleator, an important property that underlies P. synringae role in rain and snow precipitation. For such a ubiquitous micro-organism as P. syringae, strategies of complete eradication are unrealistic. We will present a framework to assess how P. syringae abundance and communities can be regulated in crops in order to limit the emergence and dissemination of pathogenic strains while preserving the beneficial role of this bacteria in atmospheric processes. Specifically, we will test hypotheses on the role of i) trade-offs between phenotypic traits to explain the evolution of aggressiveness, and of ii) biotic (e.g. abundance and diversity of plant communities reservoirs of microbial diversification such as plant ground covers in fruit tree orchards) and abiotic environmental factors in pathogen emergence.

International audience; Pseudomonas syringae est agent phytopathogène-environnemental reconnu comme modèle remarquable. Nous avons isolé cette bactérie phytopathogène bien au-delà des zones d’agriculture, dans de nombreux substrats sur plusieurs continents constituant une collection unique au monde (>7000 souches). Une classification de cette bactérie intégrant toute la diversité et délimitant clairement les frontières est nécessaire. Les hybridations ADN/ADN et le séquençage de génomes trop lourds, les phénotypes peu fiables, et le concept de pathovar inopérant, nous conduisent à utiliser le typage MLST pour cette classification qui délimite actuellement 24 clades au sein d’au moins 14 phylogroupes. La robustesse du résultat est confirmée par les données de génomique. Pour chaque phylogroupe, les phénotypes reliés au pouvoir pathogène ont été caractérisés. A partir de ces données génotypiques et phénotypiques, les spécificités des phylogroupes ont été déterminées et un système de classification extensible à d’éventuels nouveaux groupes a été proposé. Un outil simple d’identification par analyse d’un seul gène de ménage est proposé (Berge et al. 2014). Grâce à la génomique comparative, nous avons développé des PCR spécifiques permettant l’identification au groupe P. syringae entier (Guilbaud et al.) et aux phylogroupes (Borschinger et al.) pour un crible moyen-débit de P. syringae permettant d’établir la structure des populations sur de nombreux échantillons. Cette classification nous permet d’aborder des questions sur l’écologie des agents phytopathogènes et leur stratégie d’adaptation dans différents environnements.

International audience; Le groupe des Pseudomonas syringae est très divers, au niveau phénotypique, génétique et de ses habitats. Récemment, 13 phylogroupes et 23 clades qui prennent en compte la diversité génétique et celle des habitats de cette bactérie ubiquiste ont été décrits (Berge et al., 2014). Des outils moléculaires permettant d’identifier les P. syringae et leur phylogroupes ont été développés au laboratoire (Borschinger et al., soumis), et nous permettent de travailler sur de relativement grands effectifs d’isolats bactériens. Avec ces outils, en réalisant nous-même des prélèvements dans des vergers ciblés en 2014 et 2015, et en collaboration avec le CTIFL qui a réalisé deux importantes prospections en 2011-2012, nous avons exploré la diversité des P. syringae rencontrés dans 36 vergers d’abricotiers de la vallée du Rhône, où le chancre bactérien était présent, et ce dans différents compartiments : le sol, le couvre-sol, les débris de culture, la plante (greffon) à différents stades de son développement, les racines (porte-greffe), la plante avec ou sans symptômes déclarées. Les résultats obtenus montrent que, parmi les 2436 isolats collectés, les isolats potentiellement pathogènes proviennent de 4 phylogroupes différents qui montrent une grande diversité; par ailleurs, certains phylogroupes sont ubiquistes et d’autres spécialisés. Le sol, le couvre-sol, les débris de culture, la plante (avec ou sans symptômes visibles) sont des réservoirs potentiels de la maladie. Les conséquences en termes d’étiologie et détection du chancre bactérien de l’abricotier sont discutées.

Le groupe des Pseudomonas syringae est très divers, au niveau phénotypique, génétique et de ses habitats. Récemment, 13 phylogroupes et 23 clades qui prennent en compte la diversité génétique et celle des habitats de cette bactérie ubiquiste ont été décrits (Berge et al., 2014). Des outils moléculaires permettant d’identifier les P. syringae et leur phylogroupes ont été développés au laboratoire (Borschinger et al., soumis), et nous permettent de travailler sur de relativement grands effectifs d’isolats bactériens. Avec ces outils, en réalisant nous-même des prélèvements dans des vergers ciblés en 2014 et 2015, et en collaboration avec le CTIFL qui a réalisé deux importantes prospections en 2011-2012, nous avons exploré la diversité des P. syringae rencontrés dans 36 vergers d’abricotiers de la vallée du Rhône, où le chancre bactérien était présent, et ce dans différents compartiments : le sol, le couvre-sol, les débris de culture, la plante (greffon) à différents stades de son développement, les racines (porte-greffe), la plante avec ou sans symptômes déclarées. Les résultats obtenus montrent que, parmi les 2436 isolats collectés, les isolats potentiellement pathogènes proviennent de 4 phylogroupes différents qui montrent une grande diversité; par ailleurs, certains phylogroupes sont ubiquistes et d’autres spécialisés. Le sol, le couvre-sol, les débris de culture, la plante (avec ou sans symptômes visibles) sont des réservoirs potentiels de la maladie. Les conséquences en termes d’étiologie et détection du chancre bactérien de l’abricotier sont discutées.

Pseudomonas syringae est agent phytopathogène-environnemental reconnu comme modèle remarquable. Nous avons isolé cette bactérie phytopathogène bien au-delà des zones d’agriculture, dans de nombreux substrats sur plusieurs continents constituant une collection unique au monde (>7000 souches). Une classification de cette bactérie intégrant toute la diversité et délimitant clairement les frontières est nécessaire. Les hybridations ADN/ADN et le séquençage de génomes trop lourds, les phénotypes peu fiables, et le concept de pathovar inopérant, nous conduisent à utiliser le typage MLST pour cette classification qui délimite actuellement 24 clades au sein d’au moins 14 phylogroupes. La robustesse du résultat est confirmée par les données de génomique. Pour chaque phylogroupe, les phénotypes reliés au pouvoir pathogène ont été caractérisés.[br/] A partir de ces données génotypiques et phénotypiques, les spécificités des phylogroupes ont été déterminées et un système de classification extensible à d’éventuels nouveaux groupes a été proposé. Un outil simple d’identification par analyse d’un seul gène de ménage est proposé (Berge et al. 2014). Grâce à la génomique comparative, nous avons développé des PCR spécifiques permettant l’identification au groupe P. syringae entier (Guilbaud et al.) et aux phylogroupes (Borschinger et al.) pour un crible moyen-débit de P. syringae permettant d’établir la structure des populations sur de nombreux échantillons. [br/] Cette classification nous permet d’aborder des questions sur l’écologie des agents phytopathogènes et leur stratégie d’adaptation dans différents environnements.

National audience

International audience; The phyllosphere is known for hosting a great diversity of fungi, yeasts and bacteria. These microorganisms interact with each other and with the host plant in the form of symbiosis, mutualism, commensalism, parasitism, competition or simply neutralism. Pseudomonas syringae is a ubiquitous epiphytic bacterium commonly found in these microbial communities. The phylogeny complex of P. syringae comprises 13 phylogroups, containing strains that are well-known pathogens and strains that apparently have limited capacity as pathogens. Emblematic among the pathogens are P. syringae pv. syringae (Pss) and P. syringae pv. actinidiae (Psa) belonging respectively to phylogroups 2 and 1. Bacterial blights of fruit trees caused by P. syringae lead to significant economic losses worldwide. With the expansion of bacterial blight of kiwifruit caused by P. syringae pv. actinidiae and bacterial blight of apricot caused by P. syringae pv. syringae, the identification of reservoirs of these pathogenic strains and an understanding of the role of the accompanying diversity of P. syringae in disease epidemiology are needed. Here we describe the structure of P. syringae populations on orchard ground covers based on a series of PCR that specifically identify most of the phylogroups of this species. This efficient technique allows us to link population structure on ground covers to those associated with trees and to the botanical diversity and location of the ground cover reservoirs. The overall goal of these analyses are to identify microbiological contexts that are unfavorable for disease and to conceive management strategies of ground covers to foster these microbiological contexts.

National audience; Le chancre bactérien des arbres fruitiers causé par P. syringae engendre des pertes économiques importantes à l’échelle mondiale. Avec l’expansion du chancre du kiwi causé par P. s. pv. actinidiae (Psa) et le chancre de l’abricotier causé par P. s. pv. syringae (Pss), il est nécessaire d’identifier les réservoirs des souches pathogènes. L’un des réservoirs potentiels est le couvre-sol des vergers. Une solution pourrait être le développement de pratiques d’ingénierie écologique, plus précisément la gestion des couvre-sols dans le but de réduire leur impact en tant que source d’inoculum des maladies bactériennes des arbres fruitiers causées par P. syringae et augmenter leur rôle en tant que réserve de microorganismes antagonistes des pathogènes des arbres fruitiers. Cependant, avec la découverte récente de la complexité de la phylogénie de P. syringae et l’existence de phylogroupes renfermant plus de souches agressives que d’autres (Psa dans le phylogroupe 1, Pss dans le phylogroupe 2), l’un des premiers objectifs est le développement d’une méthode de détection spécifique, par PCR, permettant une identification rapide et précise des différents phylogroupes de P. syringae. Actuellement la seule méthode disponible est le séquençage de gènes spécifiques et conservés. La mise en application de cette nouvelle technique de génotypage permettrait l’analyse d’échantillons de grande taille. Cette technique pourrait également être utilisée en tant qu’outil de surveillance des champs et vergers. Effectivement, utiliser une technique ne ciblant qu’un seul pathovar peut être insuffisant sachant qu’il n’est pas rare d’avoir des espèces de plantes susceptibles à différentes souches de P. syringae. Ici seront présentés la mise au point de cette technique, ainsi qu’un exemple d’application concret (la structure des populations de P. syringae en vergers de kiwis).

National audience; Bacterial blight of fruit trees caused by Pseudomonas syringae causes significant economic losses worldwide. With the expansion of bacterial canker of kiwi caused by P. syringae pv. actinidiae (Psa) and bacterial canker of apricot caused by P. syringae pv. syringae (Pss), identification of reservoirs of pathogenic strains is required. One potential reservoir is ground covers in orchards. A solution could be the development of ecological engineering practices, particularly ground cover management in order to reduce their impact as a source of inoculum for bacterial diseases of fruit trees caused by P. syringae and increase their role as a reserve for microorganisms that are antagonistic to pathogens of fruit trees. However, with the recent discovery of the complexity of the phylogeny of P. syringae and the existence of phylogroups containing more aggressive strains than others (Psa in phylogroup 1, Pss in phylogroup 2), one of the first goals is the development of a specific molecular detection method, by PCR, allowing rapid and accurate identification of the different phylogroups of P. syringae. This would be much more efficient than the only method currently available - sequencing of specific conserved genes used in phylogenetic identification. The simple implementation of this new method of genotyping makes it possible to screen samples of very large size with little effort. This method can be deployed to develop methods of control of bacterial blight, and can be used as a generic mean of detecting and monitoring orchards and crops. Indeed, the use of a technique targeting a single pathovar may be insufficient, as it is not uncommon for plants to be simultaneously attacked by several different strains of P. syringae. The method of detection and identification of phylogroups will be presented and a concrete example for specific samples (ground cover, buds, twigs) from orchards of apricot and kiwi will be described.

International audience; Understanding ecology of pathogens like Pseudomonas syringae is central to addressing the complexity of disease emergence and pathogen evolution and to develop effective and sustainable methods of control. An indispensable prerequisite is a classification tool that represents as much of the diversity as possible and delimits accurately the boundaries. By adopting an intensive sampling strategy from several continents and multiple substrates within and beyond agricultural zones we made reliable phylogroup delimitation through multi-locus sequence typing (MLST). We identified 23 clades of P. syringae within 13 phylogroups among which the seven previously described were included. The robustness of MLST-phylogroups was confirmed by the phylogeny of the core genome of representative strains. We demonstrated that the citrate synthase (cts) housekeeping gene can accurately predict phylogenetic affiliation for more than 97 % of more than 700 strains and we proposed a list of cts sequences to be used as a simple tool for quickly and precisely classifying new strains. We therefore proposed an expandable framework mainly based on a broad database and cts genetic analysis into which more diversity can be integrated. Phenotypic traits rarely provided means for classification even if some combinations were highly probable in some phylogroups. However, by clarifying the classification of strains from a wide range of habitats and describing the genotypic and phenotypic profiles of the different phylogroups, we revealed a fascinating diversity of life histories and adapative strategies deployed within the P. syringae complex. This has led us to also develop specific genetic markers, one allowing the assignment of strains to the P. syringae complex at large and others to the individual phylogroups. Using these markers in simple, rapid, reliable and cheap multiplex PCR will allow a medium throughput screen of P. syringae strains leading to easy assessment of population structure in a wide range of samples.

International audience; Bacterial cankers of perennial trees caused by Pseudomonas syringae provoke serious economic losses all around the world, and also affect tree species in the genus Prunus. When pedo-climatic conditions are favorable, the disease can severely affect apricot (Prunus armeniaca).The epidemiology of this complex disease is not completely understood. Based on recent work on the presence of P. syringae in very diverse non-agricultural habitats, the complexity of the phylogeny of P. syringae, and the existence of phylogroups containing more aggressive strains than others, the scope of this work was the identification of the potential reservoirs of pathogenic strains of P. syringae in Prunus orchards. We addressed the following questions: What is the structure of the P. syringae population in the ground-cover, in the soil, in the irrigation water, and in the plant (epiphytic and endogenous)? What are the relationships between these populations and the populations in non-agricultural habitats? What are the factors that trigger disease when pathogenic populations are present? To answer these questions, a specific molecular detection method, by PCR, allowing rapid and accurate identification of the different phylogroups of P. syringae was developed. With this method, the different potential reservoirs: plants (buds, leaves, twigs), cover-grass, soil, and water, were investigated in 2014 in 3 different French orchards of apricot, at 3 different periods of the plant’s vegetative development. Leaf litter was collected and analyzed during winter. Preliminary results showed different structuration of the populations according to their origin. For example, in March, the abundance of isolates of phylogroup 1 (including P. syringae morsprunorum race 2) and phylogroup 2 (including P. syringae pv syringae) was different in plant, soil and ground-cover populations.

Understanding ecology of pathogens like Pseudomonas syringae is central to addressing the complexity of disease emergence and pathogen evolution and to develop effective and sustainable methods of control. An indispensable prerequisite is a classification tool that represents as much of the diversity as possible and delimits accurately the boundaries. By adopting an intensive sampling strategy from several continents and multiple substrates within and beyond agricultural zones we made reliable phylogroup delimitation through multi-locus sequence typing (MLST). We identified 23 clades of P. syringae within 13 phylogroups among which the seven previously described were included. The robustness of MLST-phylogroups was confirmed by the phylogeny of the core genome of representative strains. We demonstrated that the citrate synthase (cts) housekeeping gene can accurately predict phylogenetic affiliation for more than 97 % of more than 700 strains and we proposed a list of cts sequences to be used as a simple tool for quickly and precisely classifying new strains. We therefore proposed an expandable framework mainly based on a broad database and cts genetic analysis into which more diversity can be integrated. Phenotypic traits rarely provided means for classification even if some combinations were highly probable in some phylogroups. However, by clarifying the classification of strains from a wide range of habitats and describing the genotypic and phenotypic profiles of the different phylogroups, we revealed a fascinating diversity of life histories and adapative strategies deployed within the P. syringae complex. This has led us to also develop specific genetic markers, one allowing the assignment of strains to the P. syringae complex at large and others to the individual phylogroups. Using these markers in simple, rapid, reliable and cheap multiplex PCR will allow a medium throughput screen of P. syringae strains leading to easy assessment of population structure in a wide range of samples.

Bacterial cankers of perennial trees caused by Pseudomonas syringae provoke serious economic losses all around the world, and also affect tree species in the genus Prunus. When pedo-climatic conditions are favorable, the disease can severely affect apricot (Prunus armeniaca).The epidemiology of this complex disease is not completely understood. Based on recent work on the presence of P. syringae in very diverse non-agricultural habitats, the complexity of the phylogeny of P. syringae, and the existence of phylogroups containing more aggressive strains than others, the scope of this work was the identification of the potential reservoirs of pathogenic strains of P. syringae in Prunus orchards. We addressed the following questions: What is the structure of the P. syringae population in the ground-cover, in the soil, in the irrigation water, and in the plant (epiphytic and endogenous)? What are the relationships between these populations and the populations in non-agricultural habitats? What are the factors that trigger disease when pathogenic populations are present? To answer these questions, a specific molecular detection method, by PCR, allowing rapid and accurate identification of the different phylogroups of P. syringae was developed. With this method, the different potential reservoirs: plants (buds, leaves, twigs), cover-grass, soil, and water, were investigated in 2014 in 3 different French orchards of apricot, at 3 different periods of the plant’s vegetative development. Leaf litter was collected and analyzed during winter. Preliminary results showed different structuration of the populations according to their origin. For example, in March, the abundance of isolates of phylogroup 1 (including P. syringae morsprunorum race 2) and phylogroup 2 (including P. syringae pv syringae) was different in plant, soil and ground-cover populations.

National audience

National audience; Ce poster présentera une thèse entamée à l’automne 2013 visant à contribuer au développement des pratiques de l’ingénierie écologique, et en particulier la gestion des couvre-sols afin de réduire leur impact en tant que source d’inoculum pour les bactérioses d’arbres fruitiers provoquées par Pseudomonas syringae et d’augmenter leur rôle en tant que réserve d’antagonistes aux micro-organismes générant les bactérioses des arbres fruitiers. La recherche a pour objectif global de contribuer à l’écologisation des vergers en élucidant des pratiques de gestion des couvre-sols qui pourraient constituer une lutte biologique par conservation (« conservation bio-control ») contre des bactérioses d’arbres fruitiers. Elle comporte quatre objectifs spécifiques : 1) identifier les principales caractéristiques des couvre-sols dans les vergers de kiwi et de Prunus spp. dans le sud-est et le sud-ouest de la France en termes d’espèces de plantes, d’indicateurs de biodiversité et de pratiques de gestion, 2) déterminer la relation entre les caractéristiques du couvre-sol et la structure de la population de l’agent pathogène Pseudomonas syringae hébergée par le couvre-sol (proportion de souches pathogènes de kiwi et des espèces de Prunus, de souches pathogènes d’autres plantes, de souches non-pathogènes), 3) déterminer la relation entre les caractéristiques des couvre-sols, la structure de la population de P. syringae qu’ils hébergent et l’état sanitaire du verger, et 4) d’évaluer de façon préliminaire l’efficacité d’une stratégie de gestion du couvre-sol visant à réduire l’abondance de souches de P. syringae pathogènes des arbres fruitières. D'un point de vu appliqué, ce travail vise à contribuer au développement des pratiques de l’ingénierie écologique : la gestion des couvre-sols afin de réduire leur impact en tant que source d’inoculum pour les maladies et augmenter leur rôle en tant que réserve de micro-organismes antagonistes aux souches pathogènes des arbres fruitiers. Il vise particulièrement la mise en oeuvre de la compétition entre des souches de la même espèce et donc ayant des niches écologiques assez proches.

Blights and cankers of fruit trees caused by Pseudomonas syringae generate significant economic losses worldwide. Given the epiphytic lifestyle of P. syringae orchard ground covers represent a potential source of inoculum of P. syringae for fruit trees. They also represent a reservoir of bacterial diversity that could be beneficial for plant health via natural antagonistic and competitive interactions within the microbial flora. This microbial reservoir could be exploited for the development of ecological engineering practices, specifically the management of ground covers to reduce their negative impact on plant health and in particular as a source of pathogenic strains of P. syringae. Within the species P. syringae there is a very high genetic variability, and strains are distributed into 13 phylogroups (Berge et al., 2014) with very marked differences in pathogenicity among some of these phylogroups. Until now the only method for phylogenetic identification was the sequencing of specific and conserved genes. We have now replaced this with a PCR-based method allowing fast and accurate identification of 9 of the 13 current phylogroups (Borschinger et al., submitted). Here we will present the results of an exploratory study of P. syringae populations hosted by different compartments from 4 kiwifruit and 3 apricot orchards located in the southwest of France. The analysis of the phylogenetic structure of the P. syringae populations isolated from samples of ground cover, buds, leaves, twigs, irrigation water and soil, indicates a very large inter- and intra-orchard variability. Populations are largely constituted by an assembly of strains belonging to different phylogroups. Similarities between the phylogenetic structures of populations, and genetic similarities between strains, from different samples suggests a connection between these different compartments.

The phyllosphere is known for hosting a great diversity of fungi, yeasts and bacteria. These microorganisms interact with each other and with the host plant in the form of symbiosis, mutualism, commensalism, parasitism, competition or simply neutralism. Pseudomonas syringae is a ubiquitous epiphytic bacterium commonly found in these microbial communities. The phylogeny complex of P. syringae comprises 13 phylogroups, containing strains that are well-known pathogens and strains that apparently have limited capacity as pathogens. Emblematic among the pathogens are P. syringae pv. syringae (Pss) and P. syringae pv. actinidiae (Psa) belonging respectively to phylogroups 2 and 1. Bacterial blights of fruit trees caused by P. syringae lead to significant economic losses worldwide. With the expansion of bacterial blight of kiwifruit caused by P. syringae pv. actinidiae and bacterial blight of apricot caused by P. syringae pv. syringae, the identification of reservoirs of these pathogenic strains and an understanding of the role of the accompanying diversity of P. syringae in disease epidemiology are needed. Here we describe the structure of P. syringae populations on orchard ground covers based on a series of PCR that specifically identify most of the phylogroups of this species. This efficient technique allows us to link population structure on ground covers to those associated with trees and to the botanical diversity and location of the ground cover reservoirs. The overall goal of these analyses are to identify microbiological contexts that are unfavorable for disease and to conceive management strategies of ground covers to foster these microbiological contexts.

Bacterial blight of fruit trees caused by Pseudomonas syringae causes significant economic losses worldwide. With the expansion of bacterial canker of kiwi caused by P. syringae pv. actinidiae (Psa) and bacterial canker of apricot caused by P. syringae pv. syringae (Pss), identification of reservoirs of pathogenic strains is required. One potential reservoir is ground covers in orchards. A solution could be the development of ecological engineering practices, particularly ground cover management in order to reduce their impact as a source of inoculum for bacterial diseases of fruit trees caused by P. syringae and increase their role as a reserve for microorganisms that are antagonistic to pathogens of fruit trees. However, with the recent discovery of the complexity of the phylogeny of P. syringae and the existence of phylogroups containing more aggressive strains than others (Psa in phylogroup 1, Pss in phylogroup 2), one of the first goals is the development of a specific molecular detection method, by PCR, allowing rapid and accurate identification of the different phylogroups of P. syringae. This would be much more efficient than the only method currently available - sequencing of specific conserved genes used in phylogenetic identification. The simple implementation of this new method of genotyping makes it possible to screen samples of very large size with little effort. This method can be deployed to develop methods of control of bacterial blight, and can be used as a generic mean of detecting and monitoring orchards and crops. Indeed, the use of a technique targeting a single pathovar may be insufficient, as it is not uncommon for plants to be simultaneously attacked by several different strains of P. syringae. The method of detection and identification of phylogroups will be presented and a concrete example for specific samples (ground cover, buds, twigs) from orchards of apricot and kiwi will be described.