Evolution des plantes avec la domestication et l’intensification de l’agriculture

Conséquences de l’intensification de l’agriculture

L’intensification de l’agriculture a modifié le milieu dans lequel évoluent les agents pathogènes. Une première conséquence importante de cette intensification est l’augmentation des populations d’hôtes (en nombre et en surface), génétiquement identiques, disponibles pour les agents pathogènes. Ceci a été susceptible de limiter la dérive génétique et donc de maintenir un niveau de diversité important chez les agents pathogènes (Caillaud et al. 2006).
La disponibilité en hôte est aussi susceptible d’avoir influencé le mode de reproduction des agents pathogènes. De plus, les pratiques culturales, comme l’utilisation de pesticides ou de variétés résistantes, ont eu pour conséquences la sélection et l’augmentation en fréquence des génotypes des agents pathogènes adaptés aux conditions de culture (McDonald & Linde 2002).

Evolution des tailles de populations d’agents pathogènes.

La structure et la dynamique des populations d’agents pathogènes ont été modifiées avec le développement des systèmes agricoles (Couch et al. 2005 ; Stukenbrock et al. 2007 ; Munkacsi et al. 2008 ; Zaffarano et al. 2008 ; Gladieux et al. 2010). Ces modifications concernent non seulement les agents pathogènes mais aussi les adventices de plantes cultivées. Par exemple, les tailles de populations de Agropyron sp., adventice de plusieurs céréales, a augementé avec l’intensification de l’agriculture (Zaffarano et al. 2008). Chez les agents pathogènes de plantes, la même tendance est observée. Par exemple, chez M. graminicola, champignon pathogène du blé, l’augmentation des tailles de populations de blé cultivé a entrainé l’augmentation des tailles de populations de l’agent pathogène (Stukenbrock et al. 2007). Il en est de même pour R. secalis sur le seigle et l’orge. L’augmentation des tailles de populations d’agents pathogènes a des conséquences importantes sur leur diversité génétique. En effet, en limitant la dérive génétique elle permet de maintenir un niveau de diversité important (Stukenbrock & Mc Donald 2008 ; Gladieux et al. 2010). D’autre part, chez les plantes annuelles, la mise en place de cycles de culture tout au long de l’année permet aux agents pathogènes spécialisés de persister plus longtemps puisqu’ils ne subissent pas de goulot d’étranglement lié à l’interruption de la culture (Khush 2001).

Evolution du cycle de vie.

Une autre conséquence évolutive de l’intensification de l’agriculture sur leurs agents pathogènes est l’augmentation du nombre de cycles de reproduction (sexuée et asexuée) par la multiplication des cycles de culture pendant l’année. La taille efficace des populations d’agents pathogènes de plantes cultivées s’en trouve donc également augmentée.
Chez les espèces qui peuvent se reproduire à la fois de manière sexuée et asexuée comme la plupart des champignons phytopathogènes, une conséquence possible de la domestication est la sélection pour plus de reproduction asexuée en comparaison de la reproduction sexuée. En effet, la reproduction asexuée est favorisée dans un milieu favorable au développement de l’agent pathogène comme c’est généralement le cas dans les systèmes cultivés. Dans un milieu moins favorable, la reproduction sexuée, dont le temps de génération est généralement plus long, va être favorisée (Stukenbrock & McDonald 2008).
La reproduction sexuée jouant un rôle important dans l’adaptabilité des agents pathogènes à leur hôte, il est primordial de déterminer le mode de reproduction d’un agent pathogène dans les différentes zones de culture de son hôte.

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Table des matières

INTRODUCTION
I. Le problème des agents pathogènes d’espèces domestiquées : un défi pour l’agriculture
1. Importance des agents pathogènes menaçant les espèces domestiquées
2. Co-évolution entre hôte et agent pathogène dans un milieu cultivé
II. Evolution des plantes avec la domestication et l’intensification de l’agriculture
1. Changements évolutifs liés à la domestication
2. Intensification de l’agriculture et des échanges commerciaux
3. La Révolution Verte
III. Conséquences de la domestication et de l’intensification de l’agriculture sur l’évolution des agents pathogène
1. Apparition des agents pathogènes sur les plantes domestiquées
a. Mécanismes d’émergence des agents pathogènes sur les plantes domestiquées
b. Adaptation locale, spécialisation et spéciation
2. Conséquences de l’intensification de l’agriculture
a. Evolution des tailles de populations d’agents pathogènes.
b. Evolution du cycle de vie
c. Evolution de la transmission et de la virulence
3. Conséquences des échanges commerciaux
IV. Présentation du pathosystème
1. Présentation de Magnaporthe oryzae
2. Histoire de la domestication du riz
3. Apparition de M. oryzae sur le riz domestiqué
V. Objectifs de la thèse
CHAPITRE 1 Centre d’origine et dispersion de Magnaporthe oryzae
I. Introduction
II. Distinctions entre le centre d’origine, le centre de diversité et le centre de
dispersion
1. Centre d’origine et centre de diversité
2. Mouvements de migration : centre d’origine et centre de dispersion
3. Modes de dispersion chez les champignons phytopathogènes : dispersion naturelle
ou humaine ?
4. Description de la structure génétique des populations
III. Origine et dispersion de M. oryzae
IV. Article 1. South-East Asia is the centre of origin, the centre of diversity and the
centre of dispersion of the fungus pathogenic on rice, Magnaporthe oryzae
V. Conclusions sur la partie 1
CHAPITRE 2 Evolution du mode de reproduction chez Magnaporthe oryzae
I. Introduction générale
1. Etre ou ne pas être sexué : le paradoxe du sexe
2. Estimation de la recombinaison
3. La reproduction sexuée chez les champignons phytopathogènes
4. La reproduction chez Magnaporthe oryzae
5. Reproduction sexuée dans le centre d’origine et perte de la reproduction sexuée
dans les aires introduites
II. La reproduction sexuée existe-t-elle chez M. oryzae ?
1. Article 2. Sex at the origin: Discovery in Asia of a sexually reproducing population of Magnaporthe oryzae—the causal agent of rice blast disease
2. Analyses supplémentaires
III. Comment expliquer la perte de reproduction sexuée chez M. oryzae ?
1. Protocole expérimental
2. Article 3. Asexual reproduction induces rapid and permanent loss of sexual reproduction ability of the fungal rice pathogen, Magnaporthe oryzae: results from in vitro experimental evolution assays
IV. Conclusions sur la partie 2
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
Bibliographie
Annexes