Keke Cheng & Shixiao Yude l’Université Solar Yat-sen, discutent de leur article : Déterminants de spécificité des pathogènes en forêt en anglais et en chinois.
Arrière-plan
L’automne est arrivé et les fruits sont mûrs. Les graines tombent de l’arbre et se répandent autour de l’arbre mère, attirant les écureuils qui adorent les manger. Les écureuils sont venus manger un grand nombre de graines et sont repartis satisfaits. Les quelques graines qui survivent s’installent dans le sol puis, au printemps, elles commencent à prendre racine et à devenir des semis. Malheureusement, les vegetation qui poussent autour de l’arbre mère sont attaqués par des brokers pathogènes spécialisés ou des insectes herbivores, si peu survivent. En même temps, cela crée de l’espace pour la progéniture d’autres espèces. Au fil du temps, cet équilibre délicat a permis à de nombreuses espèces de coexister dans la forêt.
Diagramme schématique de l’hypothèse Janzen-Connell (à gauche) et du website d’étude situé dans la réserve naturelle de Heishiding, province du Guangdong, Chine (à droite). Picture de Keke Cheng.
L’hypothèse Janzen-Connell a été proposée par des écologistes afin de révéler la formation et le maintien de la biodiversité dans les forêts. Cela suggère que les effets des ennemis naturels spécialisés, dépendants de la distance et de la densité, favorisent la coexistence des espèces. Malheureusement, isoler et identifier les brokers pathogènes et déterminer leur spécificité s’avère difficile en raison de leur petite taille et des difficultés liées à leur tradition. Même en tradition, il est difficile d’isoler et d’identifier des brokers pathogènes spécifiques à l’hôte et de décrire leur spécificité par rapport à l’hôte, en raison de leur morphologie petite et complexe. En conséquence, des décennies de recherche se sont concentrées sur la mort des plantules causée par les communautés fongiques, plutôt que de révéler les mécanismes d’an infection par un seul agent pathogène chez différents hôtes. De plus, l’remark de la spécificité des brokers pathogènes dans les communautés forestières est un défi en raison de la complexité des interactions plantes-microbes. En fait, il est difficile d’observer la spécificité des brokers pathogènes dans les communautés forestières en raison de la complexité des interactions plantes-microbes, non seulement des effets négatifs des brokers pathogènes sur les plantes, mais également des effets positifs des champignons mycorhiziens sur les plantes. Cette complexité met en évidence l’significance d’isoler et de cultiver les brokers pathogènes pour déterminer leur spécificité au niveau fongique individuel.
Notre étude
Pour notre expérience, nous avons collecté 113 vegetation de quatre espèces d’arbres communes dans une forêt subtropicale du sud de la Chine. Les champignons racinaires ont été isolés et cultivés après désinfection de la floor des racines des vegetation, et 87 souches de champignons ont été identifiées avec succès. Ensuite, en fonction du nombre de vegetation disponibles, 27 souches de champignons ont été sélectionnées et réinoculées dans leurs propres vegetation hôtes pour déterminer leur pouvoir pathogène. Les résultats ont montré que six des 27 souches de champignons présentaient une pathogénicité évidente pour leurs propres vegetation hôtes. Par la suite, afin de tester la spécificité d’hôte de ces pathogènes, ces six pathogènes ont été inoculés à des plantes hôtes et à quatre autres espèces non hôtes. Cinq des brokers pathogènes, à l’exception Aspergillus nigera causé une mortalité de 30 à 50 % chez les plantules hôtes, sans effet significatif sur les autres plantes non hôtes. Cela indique que ces cinq brokers pathogènes ont une forte spécificité d’hôte.
Enfin, afin de démontrer directement remark des brokers pathogènes spécifiques à l’hôte infectent différentes espèces d’arbres, nous avons réussi à marquer quatre de ces brokers pathogènes avec une protéine fluorescente verte (GFP). Trois des brokers pathogènes étaient spécifiques à l’hôte et l’autre était un champignon à massive spectre, A. niger. Cette méthode de marquage nous a permis de suivre leurs différences pathogéniques chez les quatre espèces d’arbres. Les résultats montrent clairement que, bien que tous les brokers pathogènes soient capables de se diffuser et de se développer sur la floor des racines des espèces hôtes et non hôtes, les hyphes de chaque agent pathogène spécifique à un hôte ne peuvent se développer que dans le tissu vasculaire de son hôte spécifique. Cela suggère que la pathogenèse de ces brokers pathogènes spécifiques à l’hôte dépend de l’an infection du système vasculaire de l’hôte.
Significance de l’étude
Contrairement aux études précédentes sur les interactions plantes-pathogènes, nous n’avons pas utilisé de traitements généraux du sol stérilisés et non stérilisés, mais avons isolé et cultivé des brokers pathogènes et les avons marqués avec GFP pour suivre directement leur accumulation dans différents tissus hôtes. Cette approche fournit un moyen visuel easy et intuitif d’évaluer la spécificité de l’hôte des brokers pathogènes tout en révélant leurs mécanismes pathogènes sous-jacents. Bien qu’il soit toujours nécessaire d’isoler et de cultiver des brokers pathogènes potentiels pour déterminer leur pathogénicité et leur spécificité, cette approach GFP permet une visualisation directe et comparable des infections chez différents hôtes sans nuire aux plantes.
Dans l’ensemble, nous avons démontré visuellement les différences de croissance des hyphes dans les tissus vasculaires des plantes hôtes et non hôtes lors d’infections par des brokers pathogènes spécifiques à l’hôte. Notre étude jette les bases de nos recherches visant à déterminer si des brokers pathogènes spécifiques à l’hôte sont capables d’infecter des espèces phylogénétiquement apparentées et à analyser leurs mécanismes d’an infection potentiels. Plus essential encore, l’software de la technologie GFP contribuera à approfondir notre compréhension du rôle des brokers pathogènes dans la coexistence des espèces et le maintien de la biodiversité dans les communautés forestières.
借助绿色荧光蛋白技术揭示森林中宿主专一性病原菌的秘密
程珂珂 & 余世孝来自中山大学，讨论他们的文章: Déterminants de spécificité des pathogènes en forêt
景
秋天来了，果实成熟了。一粒粒种子从树上掉落，散布在母树周围，这吸引来了爱吃它的松鼠。松鼠大快朵颐地吃掉了大量的种子，心满意足地走了。幸存下来的些许种子沉淀在土壤中，随后在春天来临的时候，开始生根发芽长成幼苗。不幸的是，这些萌发在母树周围的幼苗被具有偏好的病原菌或植食性昆虫所觊觎，因此能够存活下来的幼苗寥寥无几。但这却为其他异种后代提供了生存空间。长久以来， 这种微妙的平衡使得在森林维持了多物种的共同生存。
1. Janzen-Connell
L’histoire de Janzen-Connell a été confirmée par Janzen-Connell.的自然天敌所引起的距离和密度制约能够促进物种共存。这一观点受到越来越多的验证支持。由于病原菌形态小、不易培养等特征，使得分离和鉴定宿主专一性病原菌以及描述病原菌对宿主的特异性程度非常困难。因此，几十年来的研究一直集中在真菌群落导致的幼苗死亡，而不是揭示单一病原菌对不同宿主的感染机制。另外，事实上在森林群落中很直接观察到病原菌的专一性，因为植物与微生物间的相互作用非常复杂，不仅有病原菌对植物的负作用，还有菌根真菌对植物的正作用。而这就使得分离和培养病原菌以在单个真菌水平上确定其专一性，显得至关重要。
我们的研究
在对幼苗根部表面进行消毒后分离并培养了根系真菌，并成功鉴定出87株真菌。接着根据可用幼苗的数量，选择了其中27株真菌将其接种回自身的宿主菌中有六种真菌为了测试这些病原菌的宿主专一性，将这六种病原菌接种到宿主植物和另外四种非宿主物种中，发现除Aspergillus niger Les taux d’intérêt sont de 30 % à 50 %, et les taux d’intérêt sont de 30 à 50 %.五种病原菌具有较强的宿主专一性。
最后，为了直接揭示宿主专一性病原菌如何侵染不同植物，我们用绿色荧光蛋白技术GFP 成功标记了四种病原菌，其中三种是宿主专一性的，另一种是广谱真菌黑曲霉(A. niger)。菌都能够在宿主和非宿主植的根系表面扩散生长，但每种宿主专一性病原菌的菌丝仅只能向其特定宿主的维管组织内生长。这表明这些宿主专一性病原菌的致病机制需要侵染宿主的维管系统。
研究意义
与以往关于植物-病原菌相互作用的研究不同，我们没有采用一般的灭菌和非灭菌土壤处理方法，而是分离和培养病原菌并借助绿色荧光蛋白对其进行标记，以直接追踪其在不同宿主组织宿主专一性，同时揭示了潜在的致病机制。虽然仍然需要分离和培养潜在的病原菌来确定致病性和专一性，但这种荧光标记技术可以避免对宿主植物的破坏，并直接且可比较地观察其在不同宿主中的感染过程。
总的来说，我们通过可视化手段直观地展示了宿主专一性病原菌在感染宿主和非宿主植物时，菌丝在维组组织中的生长差异。我们的研究为探讨宿主专一性病原菌是否能够感染系统发育相关的物种以及分析其潜在的感染机制奠定了基础。意义更深刻的是，GFP技术的应用将有助于加深我们了解病原菌在物种共存和森林群落生物多样性维持中作用。
