CASsava Sustainable Advancement & Nurturing by discovery of Disease Resistance Alleles – CASSANDRA

Pour limiter les maladies virales affectant le manioc, plusieurs approches seront menées simultanément.
A) RECHERCHER DES RESISTANCES VIRALE ROBUSTES ET SOUTENABLES
Nous rechercherons des résistances naturelles vis-à-vis des maladies virales du manioc de la façon suivante 1) en identifiant des gènes de résistances à l’origine des résistances ou tolérances au CMD que sont CMD2 et CMD3, 2) en identifiant et en caractérisant des allèles de résistance récessives vis-à-vis du CBSV et, 3) en analysant des allèles de manioc codant des facteurs d’initiation de la traduction connus pour conférer des résistances récessives au CBSD.
B) CONSTRUCTIONS de STRATEGIES EN VUE DE FOURNIR DU MATERIEL SAIN AUX FERMIERS
Pour développer un système de semences saines, la distribution de maniocs résistants aux virus (identifiés et développés en A) sera mise en place. Le consortium en collaboration avec le National Agricultural Research Systems (NARS) et des organisations proches des communautés (Community Based Organizations (CBOs) développera des solutions nouvelles et localement adaptés pour produire du matériel à planter sans virus.

WP1 : identification et caractérisation de gènes conférant la résistance au Cassava brown streak virus (CBSV)
Pour analyser les données déjà disponibles, nous avons construit un pipeline d’analyse bio-informatique afin de rechercher des polymorphismes au sein des gènes eIF4E parmi les données de Next Generation Sequencing (NGS) disponibles pour plusieurs accessions de manioc. Nous avons aussi criblé la résistance au CBSV chez 56 cultivars cultivés par des petits exploitants au Kenya, et nous avons identifié 12 cultivars locaux qui ne sont pas infectés par les virus du cassava brown streak. Des cultivars sensibles et résistants au CBSV sont actuellement reconfirmé pour la résistance au CBSV et UCBSV et analysé pour la variabilité allélique des gènes eIF4E par amplification PCR et NGS.
Pour caractériser le rôle de chaque eIF4E dans la résistance au CBSV chez le manioc, des expériences d’interaction protéines-protéines, de surexpressions ectopiques dans arabidopsis et de knock-out de gènes dans le manioc sont actuellement en cours. Enfin, pour accélérer la caractérisation de l’infection par le CBSV dans les lignées éditées de manioc, nous avons construit des agro-clones de l’isolat TAZ01 du CBSV.
WP2: Caractérisation des gènes conférant la résistance naturelle contre les géminivirus du manioc.
Six gènes R caractérisés comme étant différentiellement exprimé entre des maniocs sensibles au geminivirus (South African cassava mosaic virus) et des variétés locales résistantes ou tolérantes TME3 ont été amplifié et séquencée par séquençage SMRT. Le polymorphisme est étudié.
Un système transitoire en protoplaste pour le criblage de gènes de résistance au CMD a été établi.
Deux gènes R candidats ont été inactivés en protoplastes (par CRISPR) et en plantes (par VIGS), ce qui a permis de démontrer que ces gènes sont impliqués dans la réplication et les symptômes causés par le virus.
WP3: Développement de méthodes d’assainissement de plants de manioc (boutures)
Nous avons développé une nouvelle technologie d’assainissement des semences par un traitement à base de peroxyde d’hydrogène et d’eau chaude. Ce traitement permet d’éradiquer le cassava brownstreak virus de bouture infectées issues des cultivars préférés par les fermiers Kényans. Cette technologie d’assainissement offre une opportunité aux petits fermiers pour qu’ils produisent du matériel à planter dénué de virus.
WP4: Implémentation de la technique d’assainissement et dissémination en faveur des fermiers.
La méthode d’assainissement des boutures est actuellement testée avec des fermiers au Kenya.
En Afrique du Sud, avec l’ARC, un registre est actuellement mis en place pour recenser les fermiers possédant des petites cultures de manioc à vocation commerciale.

Perspective pour la résistance au CBSV :
L’analyse de la variabilité allélique des gènes eIF4E de manioc va nous aider à mieux comprendre les facteurs de sensibilité au CBSV et permettre de choisir les régions du gène et les nucléotides à modifier par approche d’édition des génomes pour obtenir des plantes résistances au virus et dépourvues de transgènes.
La caractérisation du rôle des facteurs eIF4E nous permettra d’identifier les gènes eIF4E de manioc requis pour la multiplication du CBSV chez le manioc, et doit nous permettre de développer des variétés de manioc résistantes.
L’obtention de clones de CBSV infectieux sera fondamentale pour tester les lignées de manioc éditées (où les différents gènes eIF4E seront inactivés) pour leur résistance/sensibilité à ce virus. De plus, les clones infectieux seront utiles pour répondre aux questions sur la biologie du virus et mener des études de génétique inverse.
Les 12 cultivars de manioc isolés auprès de petits producteurs Kényan et résistant au CBSV pourront être utilisés comme géniteurs pour des programmes d’amélioration du manioc.
Perspective pour la résistance au CMD
La recherche a démontré que les gènes R jouent un rôle dans la réponse au geminivirus SACMV) responsable du dévastateur cassava mosaic disease (CMD).
L’analyse détaillée des SNPs et autres variations dans les 6 gènes R au sein de 24 accessions donnera plus d’informations sur leur rôle dans la résistance au CMD. Ces résultats pourront mener dans le futur au développement de maniocs résistant au virus par édition de gènes R ce qui permettra de réduire les pertes de cette plante importante pour la subsistance.
Perspective pour l’assainissement des plants.
La technologie d’assainissement de plants en champs a le potentiel de faire progresser la filière manioc. Ceci va contribuer à développer des filières d’approvisionnement soutenables pour mettre à disposition du manioc sain et de qualité.

Perspectives générales : ces différentes approches, génétiques et de pratiques, devraient permettre de faciliter la culture du manioc pour les fermiers et petits producteurs, qui reposent fortement sur le manioc pour la nourriture et comme source de revenu.

Il n’y a pas de brevets prévus dérivant de ce projet de recherche. A plus long terme, le développement de résistance génétique par la manipulation des gènes de résistances par édition de génome pourrait donner lieu à des brevets, mais nous veillerons à ce qu’ils ne puissent pas constituer un frein à l’utilisation des plantes produites par les petits producteurs. Plusieurs publications sont prévues à partir des résultats de ces travaux. Dont 3 pour le partenaire Sud-Africain.
Une fois validé par des essais avec les fermiers, la méthode d’assainissement des boutures de manioc pour réduire la charge virale sera publiée afin de contribuer à la dissémination de ce résultat.