Utilisation du séquençage à haut débit pour l'identification d'organismes pathogènes des plantes

Ce projet a consisté à répondre à l’objectif principal qui vise à évaluer la capacité d’identifier par séquençage à haut débit (SHD) des organismes phytopathogènes bactériens et fongiques qui infectent des pommes de terre et des plantes en grandes cultures, et en cultures maraîchères.  En partenariat avec le Laboratoire d’expertise et de diagnostic en phytoprotection du MAPAQ (LEDP) et le Laboratoire de phytopathologie du CEROM, nous avons obtenu et traité des échantillons provenant de nos partenaires entre 2019 et 2022. Nous avons validé les protocoles d’extraction d’acides nucléiques nécessaires selon le type d’échantillon, développé les protocoles de séquençage haut débit sur plateforme MiSeq et MinION (Livrable L3). Au total cinq systèmes de détection ont été retenus pour l’évaluation sur MiSeq et deux systèmes sur MinION. Des tests additionnels ont également permis d’évaluer l’approche NanoMiSeq permettant de soumettre moins d’échantillons en même temps à la phase de séquençage. Cette approche sera plus adaptée au débit analytique du LEDP en saison estivale. Nous avons de plus évalué une approche de préparation de librairie en une seule étape qui permet de réduire les coûts d’opération reliés à l’analyse par SHD.
Nous avons également développé un nouvel outil informatique permettant de créer des bases de références taxonomiques en regroupant des séquences de plusieurs bases de données de référence publiques et selon le système d’amplification utilisé pour le SHD. Cet outil (ASVMaker) a été publié dans la revue « Plants » (Annexe 2-4). La base de données taxonomiques de référence spécifiques produite avec cet outil s’intègre dans notre stratégie de double identification (application pour les données obtenues par MiSeq et NanoMiSeq)

Nos résultats montrent un fort potentiel des approches SHD pour identifier les genres pathogéniques ciblés (Livrable L2). Pour certains d’entre eux (essentiellement des genres fongiques), il est possible d’identifier des espèces pathogéniques. Dans des cas intermédiaires, l’identification en deux étapes (bases de données de référence publiques, puis base de données de référence spécifiques + ASVMaker) permet d’améliorer la précision des identifications par rapport à l’utilisation seule des bases de données de référence publiques.

La plateforme web PhytoSHD a été créée pour permettre au LEDP de facilement traiter des données issues du SHD (Livrables L1 et L4). Cette interface visuelle permet de traiter, stocker et visualiser les résultats obtenus. Les visuels sont dynamiques et adaptés au besoin identifié par le LEDP. L’architecture de cette application web permet également d’intégrer d’autres pipelines d’analyses dans le futur.