Abstract :
[en] Crown rot affects export bananas in all producing countries and is considered to be one
of the main export banana post-harvest disease. Variations are observed in the expression of
crown rot symptoms. An original approach of the disease is proposed and consists on
presenting the fruit quality potential at harvest as a key factor in crown rot development. This
potential develops during growth of bananas in the field and depends on a physiological and a
parasitical component. The physiological component refers here to the level of fruit
susceptibility to crown rot and reflects the physiological state of the fruit. The aim of this
study was to clarify the role of the fruit physiological component at harvest in the post-harvest
crown rot development.
It appears that the fruit physiological component at harvest greatly influence the postharvest
disease development and thus the fruit susceptibility. Seasonal variations in disease
severity were shown in two production area and are related to a variation of the fruit
physiological component. In Guadeloupian conditions, the internal necrotic surface of the
crown was nearly multiplied by 4 during 11 successive weeks. Two pre-harvest factors that
could influence the fruit physiological component by modifying their susceptibility to crown
rot, were identified: (i) hand position on the bunch and (ii) source-sink ratio of the banana
plant (hand considered as sink and leaves as source). It was shown that within a bunch, there
is a gradient of susceptibility to crown rot (r= -0.95), the hands initiated first (the upper ones)
being more susceptible than those initiated last (the lower ones). These results also confirmed
that source-sink ratio changes have a significant effect on fruit morphology and demonstrated
that there is also an effect on fruit susceptibility to crown rot disease. When the sink is
decreased by artificial removal of many hands, the level of fruit susceptibility to crown rot
decreases.
However, the molecular mechanisms underlying these quantitative host-pathogen
relationships were still unknown. A study was designed to compare gene expression, by
cDNA-AFLP, between crowns of bananas showing a high susceptibility (S+) and crowns of
bananas showing a low susceptibility (S-) to Colletotrichum musae responsible for crown rot
disease. This comparison was performed at two situation time: (i) between crowns (S+ and S-)
collected one hour before infection and (ii) between crowns (S+ and S-) collected 13 days after
infection. Genes implied in signaling pathway and proteolytic machinery were identified. It
also appears that a cellulose synthase, a CAF1 gene, 2 glycolipid transfer protein and a
dopamine-β-monooxygenase were differently expressed between bananas showing different
levels of susceptibility.
This is the first study of the characterization of the banana physiological component at
harvest which influences the crown rot post-harvest disease development. In addition, to our
knowledge, this work is the first to address both pre- and post-infection gene expression with
the same host-pathogen combination and different susceptibility levels.
[fr] La maladie des pourritures de la couronne est considérée comme l’une des principales
maladies post-récolte des bananes d’exportation. Elle se rencontre dans toutes les zones de
production et des variations du niveau d’expression des symptômes sont observées. Une
approche originale de l’étude du développement de la maladie est proposée dans ce travail et
consiste à présenter le potentiel de qualité du fruit à la récolte comme un facteur déterminant
dans le développement post-récolte de la maladie. Le potentiel de qualité s’élabore durant la
phase de croissance du bananier et dépend d’une composante physiologique et parasitaire. La
composante physiologique caractérise ici le niveau de sensibilité du fruit aux pourritures de la
couronne. L’objectif de cette thèse est de clarifier le rôle de la composante physiologique du
fruit à la récolte sur le développement post-récolte de la maladie.
Au terme de cette étude, il apparaît que la composante physiologique du fruit à la
récolte influence le développement post-récolte de la maladie et donc la sensibilité des fruits
aux pourritures de la couronne. L’existence de variations saisonnières de sensibilité des fruits
a été démontrée dans deux zones de production. En Guadeloupe, la surface de nécroses
internes des couronnes a été presque multipliée par 4 durant 11 semaines successives. Deux
facteurs pré-récolte pouvant influencer la composante physiologique du fruit en modifiant leur
sensibilité aux pourritures ont été identifiés : (i) le niveau d’insertion de la main de banane sur
le régime et (ii) le ratio source-puits du bananier (les mains étant considérées comme des puits
et les feuilles comme des sources d’assimilats). En effet, une relation linéaire (r=-0.95) a été
établie entre le niveau d’insertion du fruit sur le régime et sa sensibilité aux pourritures de la
couronne. Les mains initiées en premier sont plus sensibles que les dernières sorties. Les
essais menés ont confirmé que le ratio source-puits du bananier avait un effet significatif sur
la morphologie des fruits mais ont également démontré un effet significatif sur la sensibilité
des fruits aux pourritures de la couronne. Lorsque le nombre de puits diminue, suite à
l’ablation de mains, la sensibilité des fruits restant sur le régime diminue également.
Néanmoins, les processus sous-jacents ne sont pas connus et une approche moléculaire
a été envisagée afin d’identifier les déterminants génétiques qui sous-tendent les réactions de
sensibilité des fruits aux pourritures de la couronne. L’expression différentielle des gènes a
été comparée, via cDNA-AFLP, entre des couronnes de bananes présentant une sensibilité
élevée (S+) et des couronnes de bananes présentant une faible sensibilité (S-) à Colletotrichum
musae, agent responsable des pourritures de la couronne. Cette comparaison a été réalisée à
deux moments différents : (i) entre couronnes (S+ et S-) collectées une heure avant l’infection
et, (ii) entre couronnes (S+ et S-) collectées 13 jours après l’infection. Des gènes impliqués
dans la transduction du signal et dans la protéolyse ont été identifiés. D’autres gènes ont
également été mis en évidence: une cellulose synthase, un gène CAF1, deux protéines de
transfert de glycolipides et une dopamine-β-monooxygenase.
Ce travail constitue la première étude concernant l’incidence de la composante
physiologique des bananes à la récolte sur le développement post-récolte des pourritures de la
couronne. De plus, à notre connaissance, ce travail est le premier qui évalue l’expression des
gènes en situation de pré- et post-infection avec la même combinaison hôte-pathogène
présentant des niveaux de sensibilité différents.
Title :
Agronomical and molecular factors influencing bananas (Musa acuminata, AAA, cv ‘Grande-Naine’) susceptibility to crown rot disease
Alternative titles :
[fr] Facteurs agronomiques et moléculaires influençant la sensibilité des bananes (Musa acuminata, AAA, cv ‘Grande-Naine’) aux pourritures de la couronne
