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Improving bio-inoculation for sustainable agriculture
Editeur(s)
Maison d'édition
Neuchâtel
Date de parution
2019
Résumé
La pollution environnementale globale est l’une des plus grandes menaces pour les habitants de la planète. Parmi les différents types de problèmes environnementaux, la présente étude discute de questions liées à l’utilisation intensive des produits agrochimiques dans l’agriculture conventionnelle, en se focalisant sur la santé des plantes et sur les microorganismes du sol en tant que parties intégrantes des écosystèmes terrestres. En agriculture conventionnelle, des pratiques de gestion inadaptées et l’utilisation de produits agrochimiques ont un impact négatif à la fois sur le sol et sur la qualtié de l’eau. La recherche de solutions alternatives durables est ainsi devenue une priorité. Dans la mycorrhizosphère, les microorganismes sont impliqués dans de nombreux processus biologiques bénéfiques soutenant l’ensemble de l’écosystème sol, et sont ainsi considérés comme des acteurs cruciaux du fonctionnement des écosystèmes.
Dans cette perspective, une évaluation in vitro des activités favorisant la croissance des plantes (PGP) chez différentes bactéries endosporulantes (EFB), ainsi que chez des champignons ayant différentes niches écologiques. Nous avons trouvé que la plupart des EFB testées possèdent des traits PGP. C’est également le cas des espèces de champignons testées. De plus, la confrontation entre ces bactéries et champignons a donné lieu à différentes interactions (antagonistes, neutres et positif). De manière intéressante, ces observations n’étaient pas uniquement dépendantes des microbes en concurrence, mais également du milieu de culture utilisé, soulignant l’importance du contexte nutritionnel dans les interactions microbiennes. A la suite de l’évaluation in vitro, l’effet PGP sur des plantes de trois différentes souches de Bacillus a été évalué. Différents schémas d’inoculation ont été comparés : chaque souche seule ou sous la forme d’un consortium des trois souches, ainsi que deux types de formes de vie, les cellules végétatives et les endospores. Ensuite, l’effet des bio-inoculants a été mesuré à différents niveaux de complexité, allant de conditions in vitro à un essai en champs. Cette approche par étape a permis de déterminer si des bio-inoculants plus complexes (en comparaison aux souches seules) étaient plus efficaces à stimuler la croissance des plantes, et quel était leur impact sur les communautés microbiennes autochtones. Les résultats obtenus ont démontré que les consortiums étaient plus constants dans la stimulation de la croissance des plantes que les souches seules, même au contact des microbes autochtones du sol. Fait important, les bactéries bio-inoculées n’ont pas affecté la structure des communautés bactériennes natives, comme démontré par l’utilisation de méthodes métagénomiques ciblant les communautés de champignons et de bactéries.
Cette thèse a aussi mis en évidence les interactions microbiennes entre des membres de deux règnes, i.e. les bactéries et les champignons. Chacun d’eux joue un rôle crucial dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres, et sont connus pour la diversité de leurs modes de nutritions. Cela peut conduire tant à des interactions positives, neutres ou négatives. Dans cette thèse, une interaction antagoniste, c’est à dire le mode de vie mycophage des bactéries, a été étudiée en détail. Lors de la mycophagie, les bactéries obtiennent des nutriments directement d’un champignon vivant, exerçant un impact négatif sur ce partenaire fongique. Les découvertes de ce travail suggèrent que la bactérie Lysinibacillus sphaericus 1003 a un mode de vie mycophage préférentiel vis-à-vis du champignon phytopathogène Rhizoctonia solani, alors qu’il ne nuit pas au champignon saprophyte Trichoderma rossicum. La bactérie peut croître aux dépends du mycélium de R. solani et, plus important, elle a un impact négatif sur la biomasse fongique. Au contraire, et malgré que L. sphaericus 1003 croisse aux dépends de T. rossicum, la bactérie a un impact positif sur la biomasse de T. rossicum. Par conséquent, ce comportement différent vis-à-vis d’un pathogène de plante (R. solani) et d’un champignon bénéfique à la plante (T. rossicum) peut constituer un modèle intéressant pour mieux comprendre le rôle de la mycophagie dans le cycle du carbone dans les sols. Globalement, cette étude apporte de nouvelles connaissances et réflexions au domaine de l’agriculture durable puisqu’elle combine différentes approches de bio-inoculation. Finalement, cette étude contient de nouveaux éléments de discussions proposant des voies pour le développement futur de la stimulation de la croissance des plantes et le biocontrôle par l’utilisation de micro-organismes.
Dans cette perspective, une évaluation in vitro des activités favorisant la croissance des plantes (PGP) chez différentes bactéries endosporulantes (EFB), ainsi que chez des champignons ayant différentes niches écologiques. Nous avons trouvé que la plupart des EFB testées possèdent des traits PGP. C’est également le cas des espèces de champignons testées. De plus, la confrontation entre ces bactéries et champignons a donné lieu à différentes interactions (antagonistes, neutres et positif). De manière intéressante, ces observations n’étaient pas uniquement dépendantes des microbes en concurrence, mais également du milieu de culture utilisé, soulignant l’importance du contexte nutritionnel dans les interactions microbiennes. A la suite de l’évaluation in vitro, l’effet PGP sur des plantes de trois différentes souches de Bacillus a été évalué. Différents schémas d’inoculation ont été comparés : chaque souche seule ou sous la forme d’un consortium des trois souches, ainsi que deux types de formes de vie, les cellules végétatives et les endospores. Ensuite, l’effet des bio-inoculants a été mesuré à différents niveaux de complexité, allant de conditions in vitro à un essai en champs. Cette approche par étape a permis de déterminer si des bio-inoculants plus complexes (en comparaison aux souches seules) étaient plus efficaces à stimuler la croissance des plantes, et quel était leur impact sur les communautés microbiennes autochtones. Les résultats obtenus ont démontré que les consortiums étaient plus constants dans la stimulation de la croissance des plantes que les souches seules, même au contact des microbes autochtones du sol. Fait important, les bactéries bio-inoculées n’ont pas affecté la structure des communautés bactériennes natives, comme démontré par l’utilisation de méthodes métagénomiques ciblant les communautés de champignons et de bactéries.
Cette thèse a aussi mis en évidence les interactions microbiennes entre des membres de deux règnes, i.e. les bactéries et les champignons. Chacun d’eux joue un rôle crucial dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres, et sont connus pour la diversité de leurs modes de nutritions. Cela peut conduire tant à des interactions positives, neutres ou négatives. Dans cette thèse, une interaction antagoniste, c’est à dire le mode de vie mycophage des bactéries, a été étudiée en détail. Lors de la mycophagie, les bactéries obtiennent des nutriments directement d’un champignon vivant, exerçant un impact négatif sur ce partenaire fongique. Les découvertes de ce travail suggèrent que la bactérie Lysinibacillus sphaericus 1003 a un mode de vie mycophage préférentiel vis-à-vis du champignon phytopathogène Rhizoctonia solani, alors qu’il ne nuit pas au champignon saprophyte Trichoderma rossicum. La bactérie peut croître aux dépends du mycélium de R. solani et, plus important, elle a un impact négatif sur la biomasse fongique. Au contraire, et malgré que L. sphaericus 1003 croisse aux dépends de T. rossicum, la bactérie a un impact positif sur la biomasse de T. rossicum. Par conséquent, ce comportement différent vis-à-vis d’un pathogène de plante (R. solani) et d’un champignon bénéfique à la plante (T. rossicum) peut constituer un modèle intéressant pour mieux comprendre le rôle de la mycophagie dans le cycle du carbone dans les sols. Globalement, cette étude apporte de nouvelles connaissances et réflexions au domaine de l’agriculture durable puisqu’elle combine différentes approches de bio-inoculation. Finalement, cette étude contient de nouveaux éléments de discussions proposant des voies pour le développement futur de la stimulation de la croissance des plantes et le biocontrôle par l’utilisation de micro-organismes.
Notes
Doctorat, Neuchâtel, Sciences, Biologie
Identifiants
Type de publication
Resource Types::text::thesis::doctoral thesis
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