Prof. Pr Marion Harris
Laboratoire d'accueil
Université François-Rabelais Tours/CNRS
Institut de Recherche sur la Biologie de l’Insecte (IRBI) - FR
Hôte scientifique
Pr David Giron
PROJET
Insectes reprogrammateurs de plantes: de la manipulation des plantes à l'agriculture
Les plantes constituent la base de nombreuses chaînes alimentaires et doivent faire face à un compromis entre leur dépendance aux organismes auxiliaires et leur protection contre les organismes antagonistes. Toutes ces interactions écologiques peuvent conduire à une profonde altération de la physiologie végétale. Plus particulièrement, la consommation de végétal représente le mode alimentaire le plus commun chez les insectes et entraîne chaque année la perte d’environ 20% de la production agricole mondiale. Pour exploiter le végétal, l’insecte doit posséder un arsenal biochimique adapté lui permettant de se nourrir efficacement et de moduler les défenses de la plante. Certains insectes sont passés maîtres dans l’art d’exploiter les végétaux en prenant véritablement le contrôle de la machinerie cellulaire de la plante. Ces « reprogrammateurs » de plantes conduisent ainsi le végétal à générer les ressources nutritionnelles nécessaires à l’insecte. Ces stratégies alimentaires peuvent avoir de sérieuses conséquences dans les agroécosystèmes en réduisant les rendements ou la qualité des productions agricoles. Les mécanismes mis en place par ces insectes pour manipuler les plantes hôtes sont cependant peu connus. Ce projet vise à associer les compétences de M. Harris et du laboratoire d’accueil sur les insectes manipulateurs de plantes afin d’étudier : 1. Les modifications physiologiques induites chez des plantes sensibles et résistantes, 2. Les changements phytohormonaux associés à ces modifications, 3. Les effecteurs salivaires produits par ces insectes « reprogrammateurs » pour supprimer la réaction de défense de la plante et altérer les processus métaboliques. Les stratégies alimentaires de différentes espèces d’insectes - et de microorganismes - manipulateurs de plantes seront comparées dans un contexte évolutif afin d’identifier les convergences et divergences dans leurs stratégies d’exploitation du végétal. Le projet bénéficie de l'expertise internationale sur l'écologie chimique et nutritionnelle des insectes du Dr. S. Foster qui accompagne le Dr. M. Harris. Les connaissances acquises au cours de cette collaboration contribueront indéniablement à l’émergence de nouvelles stratégies agricoles pour la protection des plantes contre les stress biotiques par l’utilisation des caractères végétaux naturels.
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Publications
There is tremendous diversity of interactions between plants and other species. These relationships range from antagonism to mutualism. Interactions of plants with members of their ecological community can lead to a profound metabolic reconfiguration of the plants’ physiology. This reconfiguration can favour beneficial organisms and deter antagonists like pathogens or herbivores. Determining the cellular and molecular dialogue between plants, microbes, and insects, and its ecological and evolutionary implications is important for understanding the options for each partner to adopt an adaptive response to its biotic environment. Moving forward, understanding how such ecological interactions are shaped by environmental change and how we potentially mitigate deleterious effects will be increasingly important. The development of integrative multidisciplinary approaches may provide new solutions to the major ecological and societal issues ahead of us. The rapid evolution of technology provides valuable tools and opens up novel ways to test hypotheses that were previously unanswerable, but requires that scientists master these tools, understand potential ethical problems flowing from their implementation, and train new generations of biologists with diverse technical skills. Here, we provide brief perspectives and discuss future promise and challenges for research on insect–plant interactions building on the 16th International Symposium on Insect–Plant interactions (SIP) meeting that was held in Tours, France (2–6 July 2017). Talks, posters, and discussions are distilled into key research areas in insect–plant interactions, highlighting the current state of the field and major challenges, and future directions for both applied and basic research.
At the colonization site of a foreign entity, plant cells alter their trajectory of growth and development. The resulting structure – a plant gall – accommodates various needs of the foreigner, which are phylogenetically diverse: viruses, bacteria, protozoa, oomycetes, true fungi, parasitic plants, and many types of animals, including rotifers, nematodes, insects, and mites. The plant species that make galls also are diverse. We assume gall production costs the plant. All is well if the foreigner provides a gift that makes up for the cost. Nitrogen‐fixing nodule‐inducing bacteria provide nutritional services. Gall wasps pollinate fig trees. Unfortunately for plants, most galls are made for foes, some of which are deeply studied pathogens and pests: Agrobacterium tumefaciens, Rhodococcus fascians, Xanthomonas citri, Pseudomonas savastanoi, Pantoea agglomerans, ‘Candidatus’ phytoplasma, rust fungi, Ustilago smuts, root knot and cyst nematodes, and gall midges. Galls are an understudied phenomenon in plant developmental biology. We propose gall inception for discovering unifying features of the galls that plants make for friends and foes, talk about molecules that plants and gall‐inducers use to get what they want from each other, raise the question of whether plants colonized by arbuscular mycorrhizal fungi respond in a gall‐like manner, and present a research agenda.