Christophe Salon (INRA Dijon)

1. 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

2. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Contexte
Modification des communautés microbiennes sous l’influence de la plante
(Hartmann et al. 2009 ; Buée et al. 2009)
La rhizodéposition, base des interactions CO2
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 :
Sol
la rhizosphère
C
C
Communautés
microbiennes
3

3. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Contexte
1. Modification du sol
sous l’influence des
racines (rhizodéposition)
Environnement
2. Modification des
CO2
communautés
4. Modification de la croissance microbiennes de la
de la plante sous l’influence des rhizosphère (densité,
communautés microbiennes diversité et activité)
Bulk Soil Rhizosphere
Sol I II III IV V
MW MW MW MW
C 1206
1120
1206
1120
1206
1120
C
1051 1051 1051
984 984 984
915 915 915
867 867 867
810 810 810
759 759 759
698 698 698
Sol 654 654 654
587 587 587
540 540 540
480 480 480
450 450 450
420 420 420
380 380 380
350 350 350
325 325 325
300 300 300
250 250 250
230 230 230
200 200 200
3. Sélection de communautés Sol
microbiennes spécifiques de
la rhizosphère
Communautés
microbiennes 1/7

4. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Contexte
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
Témoin B. japonicum
Glycine max (soja)
5

5. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
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

6. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Hypothèse de recherche
Le génotype de la plante est un levier
des modifications au niveau microbien
Facteurs
environnementaux
Génotype
de la plante
Facteurs abiotiques :
- Rayonnement
- Température
- Azote minéral
Phénotype de
la plante
Facteurs biotiques :
- Communautés
microbiennes
Communautés
microbiennes
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7. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Cadre d’analyse pour l’étude des interactions
Surface
foliaire
Efficience de
conversion de N Efficience
en surface foliaire CO2 biologique
N2
Quantité Biomasse
totale d’azote totale
Sol
Norga
NO3-
Ratio biomasse
Prélèvement Nminéral souterraine sur
d’azote spécifique biomasse totale
Biomasse
souterraine
Respiration Stimulation du
Amélioration de développement
la disponibilité Rhizodéposition
racinaire
en N du sol
Communautés
Adapté à partir de microbiennes
Moreau 2007 3/7

8. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Une approche multidisciplinaire
 Approche d’écologie microbienne :
 Structure génétique des communautés
bactériennes et fongiques (ARISA)
 Diversité bactérienne (pyroséquençage 454)
 Approche génétique :
Structure génétique des communautés microbiennes par
 Variabilité génétique, core collections… ARISA (Mougel et al. 2006)
 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)
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9. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Communautés bactériennes du sol
 Structuregénétique
0.10
DZA_045_6
des communautés
bactériennes du sol
Principal Component 2 (27%)
0.05
rhizosphérique
DZA_315_26 SA_028064
constrastée en fonction
0.00
F_83005_5
Jemalong_A17 du génotype considéré
-0.05
Jemalong_J6
DZA_315_16
-0.10
p-value < 0,001
-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10
Principal Component 1 (43%)
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 5/7

10. Contexte Hypothèse Cadre d’analyse Résultats Conclusion/Perspectives
Stratégies nutritionnelles contrastées
Surface
Efficience de foliaire Efficience
a a conversion de N
ab a biologique
ab ab en surface foliaire
b
Quantité Biomasse
totale d’azote totale
Sol
Prélèvement Ratio biomasse
d’azote spécifique Biomasse souterraine sur
souterraine biomasse totale
Un génotype a une … due à une faible efficience de
faible biomasse totale 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
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 6/7

11. Introduction Démarche Matériels & Méthodes Résultats Conclusion/Perspectives
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?
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12. Introduction Démarche Matériels & Méthodes Résultats Conclusion/Perspectives
… et contexte partenarial
 Fédérer les approches au sein (et entre) des pôles de compétitivité?
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