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Biologie et Génétique des Champignons Macroscopiques
(ACR)
- Mot(s) clé(s) :
Objet d'étude : agaricus bisporus, basidiomycètes, champignon comestible, champignon de couche, saprophyte
Question sociétale et finalité, contexte : biodiversité fongique, développement durable
Démarche, discipline : génétique, Génomique Transcriptomique et Protéomique
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Objet d'étude : agaricus bisporus, basidiomycètes, champignon comestible, champignon de couche, saprophyte
Question sociétale et finalité, contexte : biodiversité fongique, développement durable
Démarche, discipline : génétique, Génomique Transcriptomique et Protéomique
Dispositif technique et méthode d'étude : marquage moléculaire, phylogénie, sélection variétale
Composé chimique, Facteur du milieu : enzyme fongique, stress oxydatif, température
Phénomène, processus et fonction : antagonisme, résistance aux maladies, ressource génétique, stress oxydant
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- Description détaillée :
Objectifs généraux

Avec les sporophores au centre des préoccupations et pour un appui à un Afficher la suite
Objectifs généraux

Avec les sporophores au centre des préoccupations et pour un appui à un programme de sélection d’Agaricus bisporus pour la qualité, la productivité, et en particulier la résistance aux pathogènes : approche de la diversité et de l’évolution au travers de la phylogénie moléculaire, la taxinomie, l’étude de populations ; connaissance du processus de fructification par l’étude du cycle de reproduction et l’analyse de facteurs génétiques et environnementaux ; développement de connaissances de génétique et génomique

Contexte et enjeux

Il s’agit d’apporter des éléments de réponse à des demandes d’innovation et d’expertise sur l’amélioration génétique des champignons comestibles, le contrôle des interactions microbiennes dans les cultures de champignons, la préservation et la valorisation de la biodiversité fongique.
Le Champignon de Paris, Agaricus bisporus est le principal champignon comestible cultivé dans le monde. L’intérêt environnemental de sa culture réside dans la conversion de déchets agricoles d’une part en aliments et d’autre part en fertilisants agricoles car le substrat en fin de culture est apprécié pour le maraîchage ou les parcs et jardins. De plus, l’intérêt alimentaire (voire thérapeutique) du champignon s’est vu récemment renforcé par des études montrant qu’il pouvait réduire certains cancers et diabètes et stimuler les systèmes immunitaires et digestifs. Malgré son intérêt environnemental et son potentiel thérapeutique, les connaissances sur la biologie de ce champignon sont assez limitées. Il représente un modèle d’étude pour les champignons saprophytes litièricoles. Les champignons saprophytes sont des éléments clés des écosystèmes terrestres qui peuvent être des indicateurs importants de modification des écosystèmes faiblement anthropisés. Ils interagissent fortement avec les autres microorganismes présents dans leur environnement immédiat. Pour utiliser ces potentialités il est nécessaire d’avoir la possibilité d’identifier précisément les espèces impliquées, connaître et pouvoir maîtriser leurs modes et cycles de reproduction.
Le champignon de Paris initialement domestiqué en France il y a 3,5 siècles a vu la base génétique de ses semences se réduire au fil des avancées technologiques. Aujourd’hui, la production mondiale est pratiquement une monoculture utilisant la souche hybride U1, ou des souches qui en sont génétiquement dérivées. Comme toutes les monocultures, les cultivars actuels sont sensibles à diverses maladies. Une demande de recherche sur la biodiversité et l’amélioration variétale a émergé depuis une vingtaine d’année. Alors qu’en Europe et aux Etats-Unis, les effectifs et les moyens attribués à ce type de recherche dans des équipes spécialisées comme la nôtre sont en nette régression depuis 2000, les recherches sur les champignons comestibles sont en plein essor en Asie mais pas tant sur la ressource génétique intraspécifique ou l’amélioration variétale, que sur la diversité des espèces domesticables et comme source d’aliments fonctionnels ou de composés à usage thérapeutique. Cette valorisation commence à être prise en compte dans de nombreux pays occidentaux, mais n’est pas encore envisagée à grande échelle par la filière française.
Pour répondre à ces nouveaux défis, les spécificités et points forts de l'activité, pour lesquels l'équipe impliquée est bien reconnue, concernent les bases génétiques des cycles reproductifs et la diversité génétique des populations. Ces points forts couplés à la réalisation d'e la première carte génétique saturée d’Agaricus facilitent des programmes de sélection génétique assistée par marqueurs. Récemment, le génome complet d'A. bisporus a été séquencé, ce qui ouvre de nouvelles perspectives d'approche.

Travaux récents

Les travaux sont focalisés sur l’analyse génétique et moléculaire de champignons basidiomycètes comestibles, avec comme modèle, les espèces du genre Agaricus. Les actions de recherche des dernières années ont porté sur: analyse et valorisation de la biodiversité, cartographie et génétique quantitative, application à la sélection assistée. L'accent a été mis sur la résistance aux parasites et les déterminants physiologiques des interactions, avec depuis 2005 un seul couple hôte-pathogène étudié (A. bisporus/Lecanicillium (Verticillium) fungicola). L’activité se décline en 3 axes

A1 : Résistance aux parasites et Sélection assistée par marqueurs :
Construction de la 1ère carte génétique saturée d’A. bisporus avec une valorisation possible en création variétale; identification de QTLs de résistance à un pathogène fongique, L. fungicola ; identification de la variabilité du pathogène et mise en évidence de l’effet du pathogène sur la régulation de la morphogenèse de l’hôte, recherche de processus biologiques impliqués dans la résistance de A. bisporus à L. fungicola.
Les études sur la résistance aux parasites ont été arrêtées progressivement au cours de l’année 2008 et les ressources humaines et compétences sont utilisées pour le développement de l’axe A2

A2 : Biologie et génétique de la reproduction et de la fructification :
En s’appuyant sur les résultats antérieurs sur l’identification et la caractérisation d’une lignée naturelle d’A. bisporus permettant la production de fructifications haploïdes, nous étudions l’implication du processus d’interfécondation dans l’évolution des populations naturelles, et en particulier du phénomène de Buller et les possibilités de valorisation en sélection variétale.
Par ailleurs, A. bisporus var. eurotetrasporus est une entité homothallique haploïde en voie de spéciation sympatrique. Elle est supposée dériver de la var. bisporus fortement hétérozygote et porteuse de nombreux allèles récessifs délétères ou létaux. Des duplications de gène ou de chromosomes pourraient avoir facilité l’émergence de la variété haploïde. Les déterminants génétiques de l’aptitude à la fructification haploïde. sont toujours recherchés ; nous avons déjà montré que ce caractère est transmis lors de croisements avec A. bisporus var. bisporus et que les déterminants génétiques ne sont pas liés au locus MAT.

A4. Modulation de la fructification par la température
Au-delà des intérêts pour le développement de cultures en conditions moins tempérées et des possibilités de régulation fine du timing de production des champignons, cette activité permet d’aborder les questions du déterminisme génétique sous-jacent.
Un gène identifié comme impliqué dans la réponse à un choc thermique (028) a été étudié. Sa séquence obtenue pour 25 souches a été annotée ; un domaine homologue au domaine PAP1 (facteur de transcription régulant des gènes antioxydants) a été mis en évidence. Le polymorphisme de ce gène n’est pas corrélé au comportement des souches. Des études de niveaux d’expression sont en cours dans un dispositif comprenant des échantillons de différents stades du développement de sporophores produits à 17°C (température conventionnelle) ou à 25°C pour quelques souches possédant la capacité exceptionnelle de compléter leur cycle à cette température. D’autres gènes pouvant intervenir dans les résistances aux stress tels que hspA sont également étudiés et une approche sans a priori pour identifier des candidats est en cours. Parallèlement, nous étudions l’hérédité du caractère ‘aptitude à fructifier à haute température’ sur la descendance H pour laquelle nous disposons des données de cartographie. Cela permettra la validation de candidats par leur colocalisation avec le caractère sur la carte génétique.


A4 : Biosystématique, Phylogénie et Ecologie des espèces du genre Agaricus
L’enrichissement et de la gestion de la plus grande collection mondiale d’agarics se poursuit et permet des travaux importants et pionniers sur la taxonomie et la phylogénie des agarics, avec le développement de marqueurs moléculaires ; ainsi que l’analyse de la structure des populations et évaluation de la diversité génétique.

Avancées les plus significatives

- Nous avons acquis la connaissance et la maîtrise expérimentale des différents modes de reproduction d’A. bisporus. Nous progressons sur la connaissance de leur déterminisme génétique pour les valoriser au mieux dans les programmes de création variétale. Les connaissances acquises sur la structure des populations et les modes de reproduction aident à la gestion de la biodiversité.
- La multiplication du nombre de marqueurs nous permet de disposer maintenant d’une carte de liaison génétique saturée d’A. bisporus (383 marqueurs, couverture du génome à 99%) sur laquelle nous avons pu détecter des QTLs de résistance à un agent pathogène (L. fungicola) et pour d’autres caractères agronomiques. Cette carte est utilisée pour l’annotation du génome d’A. bisporus (2009).
- L’implication de processus de stress oxydants (production accrue de ROX, et activation de gènes associés) dans les processus de résistance à L. fungicola a été illustrée, et de nouveaux gènes de laccase ont été identifiés et annotés.
- La quantification relative de l’hôte et du pathogène dans les structures malades nous a donné des informations sur l’interaction et permet l’interprétation des données sur la régulation de l’expression de gènes ciblés (liés au stress oxydant) due à cette interaction et au cours du développement du sporophore.
- Nous avons enrichi notre collection de souches en diverses espèces d’Agaricus et nous avons développé notre maîtrise conjointe de la taxinomie classique et moléculaire, permettant des avancées dans la reconstruction phylogénique du genre.


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