The project FunFit coordinated by P. Frey has been selected by the ANR Blanc Committee
Summary:
Fungi are among the most frequent damaging agents of plants, in natural and managed ecosystems. In recent years, they have been identified as a major cause of emerging diseases in the context of global change, especially through the introduction of previously unknown species in new areas. Understanding this fast-moving epidemiological environment is a key issue and will require greater emphasis on integrative and predictive approaches. Though plant pathology has been increasingly integrating population genetics and genomics, an integrative ecological framework based on adaptive traits is still missing for fungal plant pathogens.
In the FUNFIT project, we aim to fill this gap by establishing a theoretical framework, including conceptual schemes and models, and by developing experimental work on three representative fungal forest pathogens from a trait-based perspective. The premise of FUNFIT is that characterizing life history traits of fungal forest pathogens, including their variation, plasticity, trade-offs and evolution, will give us better insights into: (i) what makes a fungal pathogen successful, which is a very complementary approach to genomic studies of the determinants of pathogenicity; (ii) population and community dynamics of pathogens, hence ultimately plant disease dynamics and impacts in natural ecosystems.
FUNFIT encompasses concepts and methods from evolutionary biology, epidemiology and ecology, with strong interactions between modelling and biological studies. It is based on three main tasks, using a trait-based approach at different levels of biological organization: Task 1 – linking disease associated traits and fitness in fungal forest pathogens (individual level); Task 2 – studying the evolution of traits during colonisation/emergence processes (population level); and Task 3 – unravelling how a complex of cryptic species/lineages maintains although they share the same spatial niche. All tasks combine theoretical (including modelling) and empirical (experiments and data analysis) approaches in order to enrich a conceptual framework and to test hypotheses using several representative fungal pathogens of forest trees.
Finally, results are expected to (i) contribute to deeper academic knowledge of the ecology of fungi, which constitute a major part of terrestrial biodiversity, and (ii) help knowledge-based management of plant diseases, including pest risk analysis, selection of durable resistance, and biological control. The FUNFIT project will lead to a significant step forward in the understanding of plant epidemics. It will have major implications in our understanding of how fungi grow, survive and evolve in the ever-changing environmental conditions and how this knowledge can be exploited to reduce fungal infestation and destruction of crops.
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Résumé:
Les champignons sont des agents pathogènes majeurs pour les plantes, dans les écosystèmes naturels et anthropisés. Ils ont été identifiés comme une cause majeure de maladies émergentes dans le contexte du changement global, notamment à travers l’introduction d’espèces jusque-là inconnues dans de nouvelles régions.
La compréhension de cet environnement épidémiologique en évolution rapide est un enjeu majeur qui nécessite le développement d’approches intégratives et prédictives. Ces dernières années, la phytopathologie a largement bénéficié des apports de la génétique des populations et de la génomique. Toutefois un cadre conceptuel basé sur la notion de traits adaptatifs dans une perspective écologique reste à développer pour les champignons phytopathogènes.
Le projet FUNFIT a pour ambition d’apporter une contribution dans ce domaine en construisant un cadre théorique focalisé sur les traits d’histoire de vie, incluant schémas conceptuels et modèles, et en s’appuyant sur un travail expérimental portant sur quelques espèces représentatives de champignons pathogènes forestiers. Le projet FUNFIT repose sur le postulat que la caractérisation de traits d’histoire de vie chez les champignons phytopathogènes, y compris leur variation, leur plasticité, leurs compromis évolutifs et leur évolution nous permettra de mieux cerner : (i) ce qui fait le succès évolutif d’un champignon pathogène, avec une approche très complémentaire des travaux actuels sur les déterminants moléculaires de la pathogénicité ; (ii) la dynamique des populations et des communautés de champignons pathogènes, et donc l’épidémiologie des maladies des plantes et l’impact des maladies dans les écosystèmes naturels.
Le projet FUNFIT intègre les concepts et les méthodes de la biologie évolutive, de l’épidémiologie et de l’écologie, avec des interactions fortes entre la modélisation et les études biologiques. Le projet est construit autour de trois grandes tâches définies par les types d’approches et le niveau d’organisation biologique considéré : Tâche 1 – Lier les traits associés à la maladie (latence, croissance mycélienne in planta, sporulation) avec la fitness chez les champignons phytopathogènes (au niveau individuel); Tâche 2 – Etudier l’évolution des traits au cours d’un processus de colonisation ou d’émergence (au niveau populationnel) ; Tâche 3 – Comprendre la coexistence spatiale d’espèces qui partagent la même niche (résolution de complexe d’espèces ou de lignées cryptiques, au niveau intra ou interspécifique). Chaque tâche mêle intimement modélisation et expérimentation afin de mieux tester les hypothèses biologiques et d’enrichir et valider le cadre conceptuel proposé.
L’ensemble des résultats acquis fournira : (i) une contribution significative à la connaissance de l’écologie des champignons, qui constituent la majeure partie de la biodiversité terrestre ; (ii) des éléments pour une gestion des maladies fondée sur la connaissance, incluant l’analyse des risques phytosanitaires, la sélection de résistances durables, et la lutte biologique. Le projet FUNFIT constituera une contribution importante dans la compréhension de l’épidémiologie végétale. Il contribuera à notre compréhension de la façon dont champignons se développent et évoluent dans les conditions changeantes de l’environnement et comment cette connaissance peut être exploitée pour réduire l’impact des maladies sur les écosystèmes cultivés ou naturels.
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