Identification of the genetic basis of adaptive plant-microbiota interactions

Identification des bases génétiques adaptatives des interactions plante-microbiote Le microbiote peut largement contribuer à la performance des plantes en leur fournissant des nutriments, en limitant l'effet des stress abiotiques, et en leur conférant une protection contre les pathogènes. Cependant, au-delà des conditions climatiques, des propriétés physico-chimiques du sol, et des interactions microbe-microbe, l'efficacité du microbiote sur la performance des plantes peut fortement dépendre du génotype de la plante hôte et du génotype des principales espèces microbiennes commensales composant le microbiote. Il existe donc un intérêt croissant à explorer la variation génétique naturelle des interactions plante-microbes commensaux pour mieux comprendre leur dialogue moléculaire, et ainsi permettre de proposer des stratégies agro-écologiques innovantes. En étudiant des interactions plante-bactéries commensales écologiquement réalistes, l'objectif principal de mon projet de thèse était d'établir une carte génomique de l'adaptation des interactions entre Arabidopsis thaliana et les principales bactéries commensales de son microbiote foliaire, en particulier Pseudomonas siliginis. Pour répondre à cet objectif, j'ai adopté une approche interdisciplinaire combinant génétique quantitative, microbiologie, génomique comparative, génomique des populations, et bio-informatique, tout en mettant en place des expérimentations de phénotypage de grande ampleur à la fois en condition de champ et en condition in vitro. Côté plante, j'ai identifié de très fortes interactions GenotypeA.thaliana × Génotypebactérie commensale aussi bien pour des traits végétatifs que des traits reproducteurs. En accord, les analyses de GWA mapping ont révélé que l'architecture génétique polygénique de la réponse d'A. thaliana dépendait de l'identité de la souche bactérienne. Par ailleurs, comme pour la réponse à des bactéries pathogènes, les gènes candidats de réponse à des bactéries commensales présentaient un enrichissement en signatures d'adaptation locale et de sélection balancée. Côté bactérien, à partir d'un séquençage de novo long read de 74 souches de P. siliginis, j'ai pu établir une carte génomique de l'adaptation chez une bactérie commensale, en menant (i) une étude de GWA mapping basée sur le phénotypage de l'effet des souches de P. siliginis sur la croissance végétative de neuf accessions d'A. thaliana, et (ii) une étude de Genome-Environment Association qui m'a permis d'identifier des gènes d'adaptation, entre autres, au climat. L'ensemble de ces résultats ont permis d'identifier des gènes candidats clés qui mériteraient d'être approfondis au niveau fonctionnel pour une meilleure compréhension des mécanismes génétiques et moléculaires sous-jacents à des interactions écologiquement réalistes et adaptatives entre A. thaliana et son microbiote.