Post on 28-Dec-2014
description
Interaction plante-communautés microbiennes
de la rhizosphère et légumineuses: une approche
multidisciplinaire.
Christophe Salon,
Christophe Mougel,
Nathalie Munier Jolain,
Anouk Zancarini.
UMR Agroécologie, INRA Dijon
CO2
C
C
Sol
Communautés
microbiennes
Modification des communautés microbiennes sous l’influence de la plante
(Hartmann et al. 2009 ; Buée et al. 2009)
La rhizodéposition, base des interactions
plante-communautés microbiennes
• 17% du carbone fixé (Nguyen 2003)
• Mucilage, exsudats, sénescence des racines
• Nutriment et signaux (Lynch et Whipps 1990)
• Délimite la zone d’influence des racines :
la rhizosphère
3
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
Contexte
C
C
Sol
Contexte
Sol
4. Modification de la croissance
de la plante sous l’influence des
communautés microbiennes
2. Modification des
communautés
microbiennes de la
rhizosphère (densité,
diversité et activité)
Bulk Soil
200
300
420
540
654
759
867
984
1051
1206
230
250
325 350
380
450
480
587
698
810
915
1120
200
300
420
540
654
759
867
984
1051
1206
230
250
325 350
380
450
480
587
698
810
915
1120
200
300
420
540
654
759
867
984
1051
1206
230
250
325 350
380
450
480
587
698
810
915
1120
200
300
420
540
654
759
867
984
1051
1206
230
250
325 350
380
450
480
587
698
810
915
1120
I MW MW MW
200
300
420
540
654
759
867
984
1051
1206
230
250
325 350
380
450
480
587
698
810
915
1120
200
300
420
540
654
759
867
984
1051
1206
230
250
325 350
380
450
480
587
698
810
915
1120
MW
Rhizosphere II III IV V
3. Sélection de communautés
microbiennes spécifiques de
la rhizosphère
Sol
1. Modification du sol
sous l’influence des
racines (rhizodéposition)
CO2
Environnement
Communautés
microbiennes
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
1/7
Comment les communautés microbiennes modifient la croissance et la
santé de la plante ? (Kraiser et al. 2011 ; Lugtemberg et Kamilova 2009 ; Vessey 2003)
Biofertilisation (Rhizobium, Azospirillum)
Phytostimulation (Azospirrillum, Phyllobacterium)
Rhizoremédiation
Meilleure résistance aux stress
Synthèse d’antibiotiques
Glycine max (soja)
Témoin B. japonicum
5
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
Contexte
Vers une nouvelle approche des interactions plantes – communautés
microbiennes de la rhizosphère…
• Nécessité d’avoir une approche globale intégrant tous les partenaires
• Vision de la plante comme levier des modifications au niveau microbien
6
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
Contexte
Hypothèse de recherche
Communautés
microbiennes
Facteurs
environnementaux
Le génotype de la plante est un levier
des modifications au niveau microbien
Facteurs abiotiques :
- Rayonnement
- Température
- Azote minéral
Facteurs biotiques :
- Communautés
microbiennes
Phénotype de
la plante
Génotype
de la plante
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
2/7
Surface
foliaire
Efficience
biologique
Biomasse
totale
Quantité
totale d’azote
Prélèvement
d’azote spécifique
Efficience de
conversion de N
en surface foliaire
Communautés
microbiennes
Rhizodéposition
Cadre d’analyse pour l’étude des interactions
Sol
Adapté à partir de
Moreau 2007
Respiration Stimulation du
développement
racinaire
Amélioration de
la disponibilité
en N du sol
NO3-
N2
CO2
Biomasse
souterraine
Ratio biomasse
souterraine sur
biomasse totale
Nminéral
Norga
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
3/7
Une approche multidisciplinaire
Approche d’écologie microbienne :
Structure génétique des communautés
bactériennes et fongiques (ARISA)
Diversité bactérienne (pyroséquençage 454)
Structure génétique des communautés microbiennes par
ARISA (Mougel et al. 2006)
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
Approche écophysiologique:
Croissance de M. truncatula
Surface foliaire, biomasse aérienne et racinaire
Analyse de flux de carbone et d’azote (marquage isotopique)
Photosynthèse, rhizodéposition, respiration, N2 fixation
Stratégie nutritionnelle (modèle écophysiologique)
Approche génétique :
Variabilité génétique, core collections…
4/7
Communautés bactériennes du sol
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
5/7
DZA_045_6
DZA_315_16
DZA_315_26
F_83005_5
Jemalong_A17
Jemalong_J6
SA_028064
-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10
-0.1
0-0
.05
0.0
00
.05
0.1
0
Pri
ncip
al C
om
po
ne
nt 2
(2
7%
)
Principal Component 1 (43%)
p-value < 0,001
Structure génétique
des communautés
bactériennes du sol
rhizosphérique
constrastée en fonction
du génotype considéré
Le génotype de Medicago truncatula affecte les
communautés bactériennes du sol rhizosphérique
Zancarini et al, (2012) PloS One, PLoS ONE 7(10): e47096. doi:10.1371/journal.pone.0047096
Zancarini et al, (2012) Plant and Soil, sous press
Sol
Efficience
biologique
Prélèvement
d’azote spécifique
Efficience de
conversion de N
en surface foliaire
Ratio biomasse
souterraine sur
biomasse totale
Stratégies nutritionnelles contrastées
Un génotype a une
faible biomasse totale
b
a ab a
a
ab ab
… due à une faible efficience de
conversion de l’azote en surface foliaire
par rapport aux autres génotypes
Une plus faible croissance par effet cumulatif d’une plus faible
efficience de conversion de l’azote en surface foliaire
Surface
foliaire
Biomasse
totale
Quantité
totale d’azote
Biomasse
souterraine
Contexte Hypothèse Résultats Conclusion/Perspectives Cadre d’analyse
6/7 Zancarini et al, (2012) PloS One, PLoS ONE 7(10): e47096. doi:10.1371/journal.pone.0047096
Zancarini et al, (2012) Plant and Soil, sous press
Pistes de recherches…
Poids des liens trophiques dans l’interaction ?
Généricité des données ?
Aller vers le fonctionnel : traits plantes et traits bactériens
Aborder l’effet des communautés sur la croissance des plantes
Rôle du génotypage et du phénotypage HD ?
Comment intégrer ces connaissances dans la définition d’idéotypes
de plante favorisant et optimisant les interactions?
Introduction Démarche Résultats Conclusion/Perspectives Matériels & Méthodes
7/7
… et contexte partenarial
Fédérer les approches au sein (et entre) des pôles de compétitivité?
Introduction Démarche Résultats Conclusion/Perspectives Matériels & Méthodes
7/7