Gibberella zeae

Gibberella zeae , également connue sous le nom de son anamorphe Fusarium graminearum , est un phytopathogène fongique qui cause la brûlure de l'épi fusarienne , une maladie dévastatrice sur le blé et l' orge .   Le pathogène est responsable de milliards de dollars de pertes économiques dans le monde chaque année.  L'infection provoque des changements dans la composition en acides aminés du blé,   résultant en grains ratatinés et en contaminant le grain restant avec des mycotoxines , principalement le déoxynivalénol, qui inhibe la biosynthèse des protéines ; et zéaralénone , une mycotoxine œstrogénique. Ces toxines provoquent des vomissements, des lésions hépatiques et des troubles de la reproduction chez le bétail, et sont nocives pour les humains en raison des aliments contaminés. Malgré de gros efforts pour trouver des gènes de résistance à F. graminearum, aucune variété totalement résistante n'est actuellement disponible. La recherche sur la biologie de F. graminearum vise à mieux comprendre le processus d'infection et à révéler les points faibles du cycle de vie de ce pathogène pour développer des fongicides qui peuvent protéger le blé de l'infection par la tavelure.

Gibberella zeae

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Classification scientifique

Royaume:

Champignons

Division:

Ascomycota

Classe:

Sordariomycètes

Ordre:

Hypocreales

Famille:

Nectriacées

Genre:

Gibberella

Espèce:

G. zeae

Nom binomial

Gibberella zeae

(Schwein.) Petch, (1936)

Synonymes

Botryosphaeria saubinetii
Dichomera saubinetii
Dothidea zeae
Fusarium graminearum
Fusarium roseum
Gibbera saubinetii
Gibberella roseum
Gibberella saubinetii
Sphaeria saubinetii
Sphaeria zeae


Cycle de la vie

F. graminearum est un ascomycète homothallique haploïde. Les organes de fructification, les périthèces , se développent sur le mycélium et donnent naissance à des ascospores , qui se posent sur les parties sensibles de la plante hôte pour germer. Le champignon provoque la brûlure fusarienne de l'épi sur le blé, l'orge et d'autres espèces de graminées, ainsi que la pourriture de l'épi sur le maïs. Les inoculums primaires sont les ascospores, des spores sexuelles qui sont produites dans les périthèces.  Les spores sont déchargées de force et peuvent germer dans les six heures suivant leur atterrissage à la surface de la plante. La maladie de la gale est monocyclique; après un cycle d'infection par les ascospores, le champignon produit des macroconidies par reproduction asexuée.  Ces structures hivernent dans le sol ou dans les débris végétaux sur le terrain et donnent naissance au mycélium la saison suivante.

Hôte et symptômes

L'agent pathogène est capable de provoquer diverses maladies: brûlure de l'épi ou `` tavelure '' sur le blé ( Triticum ), l'orge ( Hordeum ) , le riz ( Oryza ) , l' avoine ( Avena ) et la maladie de la pourriture des tiges et des épis de Gibberella sur le maïs ( Zea ) . De plus, le champignon peut infecter d'autres espèces végétales sans provoquer de symptômes de maladie. 

 

Maïs

Dans la pourriture des tiges de Gibberella, les feuilles des plantes infectées précocement prendront un vert grisâtre terne, et les entre-nœuds inférieurs se ramolliront et passeront du bronzage au brun foncé. Une décoloration rose-rouge se produit dans les tiges des tissus malades. Le déchiquetage de la moelle peut révéler de petits périthèces ronds et noirs sur les tiges. La pourriture de l'épi Gibberella (rouge) peut avoir une moisissure rougeâtre qui se trouve souvent au bout de l'oreille. L'infection se produit en colonisant la soie de maïs et les symptômes apparaissent d'abord à l'apex de l'oreille. Le mycélium blanc passe du rose au rouge au fil du temps, couvrant finalement toute l'oreille. Les oreilles qui s'infectent tôt ne développent pas complètement la moisissure rougeâtre près du bout de l'oreille, car la moisissure se développe entre les enveloppes et l'oreille. 

 

Riz

Gibberella zeae peut rendre les graines affectées rouges et provoquer une décoloration brune dans certaines zones de la graine ou sur toute la surface de la graine. La surface des cosses développe des taches blanches qui deviennent plus tard jaunes et saumon ou carmin. Les grains infectés sont légers, rétrécis et cassants. Les nœuds de la tige commencent à pourrir et à flétrir, ce qui finit par les faire noircir et se désintégrer lorsqu'ils sont infectés par le pathogène fongique. 

Blé

Des lésions nécrotiques brunes, violet foncé-noir se formeront sur la surface externe des épillets, ce en quoi l'épi de blé se décompose. Les lésions peuvent être appelées croûtes, mais cela ne doit pas être confondu et associé à d'autres maladies de la gale telles que celles avec différents hôtes et agents pathogènes. La brûlure de l'épi est visible avant la maturation des épis.  Les épillets commencent à apparaître imbibés d'eau avant la perte de chlorophylle, ce qui donne une couleur paille blanche. Les pédoncules qui sont directement sous l' inflorescence peuvent se décolorer en une couleur brun-violet. Les tissus de l’inflorescence deviennent généralement brûlés en un aspect bronzé blanchi et le grain à l'intérieur s'atrophie.  L’arène se déformera, se tordra et se courbera vers le bas.

Orge

Les infections sur l'orge ne sont pas toujours visibles sur le terrain. Semblables au blé, les épillets infectés présentent un aspect brunissant ou imbibé d'eau. Les grains infectés présentent une décoloration brun clair à brun foncé. Pendant de longues périodes d'humidité, des masses de spores roses à orange saumon peuvent être observées sur les épillets et les grains infectés.  Les lésions corticales des graines infectées deviennent brun rougeâtre dans un sol frais et humide. Un sol chaud peut provoquer la brûlure de l'épi après la levée, et la pourriture de la couronne et de la base du chaume peut être observée au cours du développement ultérieur de la plante. 

Processus d'infection

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Tavelure du blé causée par G.zeae (inoculation artificielle)

F. graminearum infecte les épis de blé de l'anthèse au stade de la pâte molle du développement du grain. Le champignon pénètre dans la plante principalement par les fleurs; cependant, le processus d'infection est complexe et l'évolution complète de la colonisation de l'hôte n'a pas été décrite. Les tubes germinatifs semblent ne pas pouvoir pénétrer la surface dure et cireuse du lemme et de la paléa qui protègent la fleur. Le champignon pénètre dans la plante par des ouvertures naturelles telles que les stomates et a besoin de tissus mous tels que les fleurs, les anthères et l'embryon pour infecter la plante.  À partir du fleuron infecté, le champignon peut se développer à travers le rachis et causer de graves dommages en peu de temps dans des conditions favorables. Lors de la germination des spores sur les anthères et à la surface du noyau en développement, les hyphes pénètrent dans l'épicarpe et se propagent à travers le tégument de la graine. Successivement, les différentes couches du tégument de la graine et enfin l’endosperme sont colonisées et tuées. 

 

La gestion

La lutte contre cette maladie peut être obtenue en utilisant une combinaison des stratégies suivantes: applications de fongicides, sélection de résistance, stockage adéquat, rotation des cultures, travail du sol des résidus de culture et traitement des semences. L'utilisation correcte des applications de fongicides contre la brûlure de l'épi due au Fusarium peut réduire la maladie de 50 à 60 pour cent.  Fusarium se réfère à un grand genre de champignons du sol qui sont économiquement importants en raison des effets profonds qu'ils ont sur les cultures. L'application de fongicides est nécessaire au début de l'épi pour l'orge et au début de la floraison pour le blé, où l'application précoce peut limiter l'infection de l'épi. L'orge et le blé diffèrent dans l'application de fongicide en raison de leurs différences dans les caractéristiques de développement.  La maladie se développe généralement tard dans la saison ou pendant le stockage, de sorte que l'utilisation de fongicides n'est efficace qu'en début de saison. La lutte contre les insectes ravageurs tels que les foreurs de l'épi, pour le maïs, réduira également l'infection de l'oreille par les blessures causées par l'alimentation des insectes. 

La culture d'une variété d'hôtes résistants à la brûlure de l'épi due au Fusarium est l'un des moyens les plus factuels et les plus rentables de gérer la maladie. L'utilisation de variétés qui ont des défenses plus lâches qui couvrent l'oreille sont moins vulnérables à la brûlure de l'épi due au Fusarium . Une fois la récolte récoltée, il est essentiel de la stocker à une faible humidité, inférieure à 15%, car cela réduira l'apparence des espèces de Gibberella zeae et Fusarium en stock. 

Éviter la plantation de cultures à petites céréales après d'autres cultures à petites céréales ou de maïs et le travail du sol des résidus de culture minimise les risques de brûlure de l'épi due à Fusarium au cours des années favorables à l'environnement. La rotation des petites céréales avec le soja ou d'autres cultures non hôtes s'est avérée réduire la brûlure de l'épi due au fusarium et la contamination par les mycotoxines.  La rotation des cultures avec le travail du sol des résidus empêche les cultures de rester infectées à la surface du sol. Les résidus peuvent fournir un milieu d'hivernage pour les espèces de Fusarium pour causer la brûlure de l'épi par Fusarium . En conséquence, les chances d'infection sont grandement améliorées dans la récolte de petits grains suivante.  Si le travail du sol est minime ou nul, le résidu se propage et permet au champignon de passer l'hiver sur les tiges et les épis de maïs pourris et de produire des spores.

Les graines (grains) qui colonisent avec le champignon ont moins de résistance en raison d'une mauvaise germination. La plantation de graines certifiées ou traitées peut réduire la quantité de brûlure des semis, qui est causée par les graines colonisées par le champignon. S'il est nécessaire de replanter des graines qui ont été récoltées dans un champ infecté par le fusariose de l'épi , les graines doivent être traitées pour éviter la réapparition de l'infection.

 

Importance

La perte de rendement et la contamination des semences par les mycotoxines , ainsi que la qualité réduite des semences, sont les principales contributions à l'impact de cette maladie. Deux mycotoxines , le trichothécène déoxynivalénol , un puissant inhibiteur de la biosynthèse, et la zéaralénone , une mycotoxine œstrogénique, peuvent être trouvées dans les céréales après des épidémies de fusariose . Le désoxynivalénol est un type de vomitoxine et, comme son nom l'indique, est un antifeedant. Le bétail qui consomment des cultures contaminées par vomitoxine tomber malades et refusent de manger plus. La zéaralénone est un phytoestrogène, imitant les œstrogènes des mammifères. Cela peut être désastreux s'il entre dans la chaîne alimentaire, car la zéaralénone provoque des avortements chez les femmes enceintes et la féminisation des hommes.  En 1982, une épidémie majeure a affecté 4 millions d'hectares de blé de printemps et d'orge poussant dans le nord des grandes plaines du Dakota du Nord, du Dakota du Sud et du Minnesota. Les pertes de rendement ont dépassé 6,5 millions de tonnes pour une valeur d'environ 826 millions de dollars, les pertes totales liées à l'épidémie avoisinant le milliard de dollars. Les années qui ont suivi cette épidémie, ont signalé des pertes qui ont été estimées entre 200 et 400 millions de dollars par an. Les pertes d'orge dues à la brûlure fusarienne de l'épi sont importantes en partie à cause de la présence de désoxynivalénol. Les prix de l'orge de 1996 au Minnesota sont tombés de 3,00 $ à 2,75 $ le boisseau si la mycotoxine était présente et 0,05 $ supplémentaire pour chaque partie par million de désoxynivalénol présent.

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