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Sugar wars

Diabrotica virgifera
Sugar wars: Glucose-mediated activation, neutralization and re-activation of defensive metabolites in a soil tritrophic system

Un nouveau projet collaboratif Sinergia a été accordé à un consortium qui inclue Ted Turlings, Felix Kessler et deux partenaires externes, Matthias Erb (UniBE) et Jonathan Gershenzon (MPI Jena). L’étude traitera de la gluco-modulation dans un système tritrophique du sol qui comprenne des plantes de maïs, la chrysomèle du maïs Diabrotica virgifera et ses ennemies naturels comme des nématodes entomopathogènes. Il se base largement sur les résultats du projet Sinergia précédent qui étudiait les benzoxazinoids à l'interface plantes-insectes (voir ci-dessous).

gluco-modulationL'activation de métabolites secondaires par dé-glycosylation est une stratégie anti-phytophage bien répandu qui permet aux plantes de stocker des glycosides inoffensifs et de les hydrolyser en des produits toxiques lors d'une attaque. Pourtant, plusieurs phytophages spécialisés sont capables de re-glycosyler les toxines activés et de les séquestrer pour leur propre défense. L'étude a pour but de comprendre en détail les mécanismes biochimiques derrière ce phénomène et ses conséquences écologiques. Les benzoxazinoides (BXDs; voir schéma à gauche) sont les facteurs de résistance principaux contre les insectes chez le maïs, stockés sous forme de glycosides et activé par des glucosidases originaires des plantes. Les larves spécialisées de Diabrotica sont entièrement tolérantes envers les BXDs et les accumulent après ingestion sous forme de glycosides BXD stabilisés. L'endommagement des tissus larvaires mène à la rapide réactivation par des ß-glucosidases putatives de l'insecte ce qui est accompagné par une résistance accrue envers les enemies naturels. En adoptant une approche interdisciplinaire qui combine la chimie analytique, la biochimie, la physiologie moleculaire et l'écologie, le projet vise à identifier et caractériser les enzymes impliquées dans la glyco-modulation des BXDs chez le maïs et Diabrotica, à les manipuler avec la génétique inverse et à étudier leur rôle dans les interactions tritrophiques dans le sol.

banque de données de recherche P3 du FNS

 

Les benzoxazinoids à l'interface plantes-insectes 

Les plantes se défendent contre les herbivores par la production de métabolites secondaires répulsifs, toxiques ou inhibiteurs. Des insectes spécialisés ont évolué à leur tour des mécanismes pour contrer ces défenses des plantes. Nous étudions une classe importante de métabolites secondaires défensifs dans les plantes de maïs, les dérivés de benzoxazinoids. Nous étudions comment la production de ces métabolites augmente dans la plante à chaque attaque de l’herbivore, et comment ils sont détoxifiés par les insectes herbivores. Des expériences en laboratoire d'alimentation sur des plantes entières, ainsi que sur des benzoxazinoids purifiés à partir de tissus végétaux, révèlent des effets toxiques et comportementaux chez les insectes. Des expériences sur le terrain étudient la pertinence de ces composés de défense pour la lutte contre les parasites et le rendement du maïs.

 

Chercheurs responsables