Racines adventives du peuplier induites par des agents pathogènes du chancre de la tige : un système expérimental pour étudier la biologie des racines et les processus liés à la réponse à la lumière

L’objectif de ce protocole de recherche est de décrire une méthode permettant de produire des racines adventives par annelage et inoculation d’agents pathogènes fongiques au niveau des tiges des branches des peupliers. Nous proposons cette méthode comme un système expérimental idéal pour l’étude de la biologie des racines et des processus de réponse à la lumière dans les interactions peuplier-pathogène.

Bien que la stimulation de la croissance de micro-organismes bénéfiques sur les racines tels que les rhizobactéries favorisant la croissance des plantes, les bactéries ecto-endophytes ou les champignons mycorhiziens vasculaires, ou les champignons ectomycorhiziens ait été signalée chez de nombreuses espèces végétales, l’induction de la croissance adventice par des agents pathogènes n’a pas été documentée. Ce protocole présente un phénomène normal de développement racinaire chez le peuplier.

Le développement et le comportement des racines de peuplier ont été étudiés dans divers environnements et en interaction avec des micro-organismes bénéfiques. Cependant, nos recherches introduisent un nouveau domaine de la biologie de la croissance des plantes, l’induction de racines adventives chez le peuplier par des agents pathogènes fongiques de la tige. Nous pensons que cette découverte fera progresser non seulement l’étude de la biologie de la croissance, mais aussi la compréhension des interactions plantes-pathogènes.

Ce protocole de recherche a montré que les agents pathogènes de la tige induisaient des racines adventives chez les peupliers. Nous pouvons accepter que les agents pathogènes peuvent également modifier les modèles d’expression génique dans les racines adventives aux niveaux transcriptionnel, post-transcriptionnel et de modification épigénétique. Par conséquent, les méthodes proposées dans ce protocole ont ouvert la voie à des recherches sur les racines adventives du peuplier.

À l’avenir, nous nous concentrerons sur les mécanismes physiologiques et moléculaires des agents pathogènes du chancre qui induisent la formation de racines adventives chez le peuplier. Nous étudierons également le mécanisme de résistance et la modification épigénétique des racines adventives du peuplier après l’inoculation d’agents pathogènes et tenterons de découvrir l’application de ce phénomène par le boisement.

[Narrateur] Pour préparer une gélose au dextrose de pomme de terre ou un milieu PDA, dissolvez six grammes d’extrait de pomme de terre, 20 grammes de dextrose et 20 grammes de gélose dans un litre d’eau. Stérilisez le milieu à 121,1 degrés Celsius pendant 30 minutes. Versez le milieu dans des boîtes de Pétri, chacune contenant 20 millilitres de milieu PDA. Inoculez le cube de mycélium fongique activé de Valsa sordida ou Botryosphaeria dothidea au centre de la boîte de Pétri. Incuber le plat dans l’obscurité à 28 degrés Celsius pendant sept à 10 jours. Après l’incubation, coupez le milieu PDA avec du mycélium fongique en bandes. Ensuite, sélectionnez un jeune peuplier en croissance vigoureuse d’un à deux ans et choisissez une tige mature du jeune arbre. Stérilisez la région d’inoculation avec de l’éthanol à 75 %. Ceinturez soigneusement l’épiderme et le phloème de la tige de peuplier stérilisée. Retirez les anneaux de phloème annelés, y compris le cambium partiel, pour exposer les tissus internes du cambium ou du xylème. Couvrez complètement la région d’annelage avec des sangles de mycélium fongique comme traitement d’inoculation de l’annelage du phloème. Enveloppez la tige inoculée avec quatre couches de ruban adhésif extensible et transparent pour retenir l’humidité. À l’aide d’un couteau stérilisé, grattez et endommagez le tissu interne du cambium de la zone exposée. Ensuite, inoculez la sangle PDA sur la région d’annelage dans le cadre du traitement d’élimination du cambium. Ensuite, inoculez les régions d’annelage directement avec des sangles de milieu PDA non cultivées comme contrôle d’annelage. Enveloppez la tige inoculée avec quatre couches de ruban adhésif extensible et transparent pour retenir l’humidité. Attachez la tige inoculée avec un bâton pour la protéger du brise-vent. Après 14 à 30 jours d’inoculation, observer et consigner la formation des racines adventives du peuplier. Ceinturez soigneusement l’épiderme de la tige de peuplier pour exposer le tissu vert du phloème. Ensuite, grattez verticalement le tissu du phloème et exposez la structure interne du phloème. Inoculer la région de l’épiderme annelé avec du mycélium fongique et une sangle PDA comme démontré précédemment. Enveloppez les tiges inoculées avec quatre couches de ruban de greffe extensible et transparent. Après 14 à 30 jours d’inoculation, observer et consigner la formation des racines adventives du peuplier ou des racines adventives. Les agents pathogènes du chancre de la tige V. sordida et B. dothidea ont induit la formation de racines adventives chez les tiges de Populus alba var. pyramidalis après l’inoculation de l’annelage du phloème. Des racines adventives ont également été induites sur les troncs de P. alba var. pyramidalis, âgé de 6 ans, par l’agent pathogène V. sordida après l’annelage du phloème, avec des longueurs de racines dépassant 7,0 centimètres. Après avoir induit des racines adventives dans le peuplier à l’aide de la méthode d’inoculation par annelage du phloème ou de l’épiderme, enveloppez la région inoculée par l’agent pathogène avec une feuille d’aluminium pour le traitement d’ombrage. Attachez la tige avec un bâton pour la protéger du brise-vent. Après 20 jours, retirez le papier d’aluminium des tiges. Observez et photographiez les racines adventives du peuplier ombragées et non ombragées. Cultivez les racines adventives du peuplier ombragées au soleil ou sous des sources de lumière artificielle. Après un à cinq jours d’exposition à la lumière, retirez les bandes de greffe et récoltez les racines adventives du peuplier. Enveloppez les racines adventives avec du papier d’aluminium. Faites tremper les échantillons de racines adventives dans de l’azote liquide et stockez-les à moins 80 degrés Celsius. L’exposition à la lumière a transformé des racines adventives blanches ou rouge clair en racines adventives rouges sur P. alba var. pyramidalis en trois jours, avec une biosynthèse des pigments liée à la formation de cyanidine 3-O-glucoside.