Le Carnot Plant2Pro® propose des rencontres sur la recherche partenariale au service de l’innovation des entreprises, des industriels et des interprofessions agricoles. 

 

Objectif : contribuer à la performance économique et environnementale de l’agriculture et accompagner la transition agro-écologique des productions végétales 

 

Les 16 et 17 Septembre 2021 se sont réunis plus de 60 membres de Plant2Pro® et partenaires pour une table ronde et une journée de rencontre sur les thèmes de l’intégration de la biostimulation dans les itinéraires culturaux  et des symbioses racinaires en nutrition et protection des plantes, en partenariat avec le réseau SYMBIPHYT

 

 

Résumé des interventions

 

Le sol est considéré comme l’habitat majeur de la biosphère terrestre. Les microorganismes représentent une partie importante de la biodiversité du sol. Certains champignons et bactéries interagissent de façon bénéfique, directement ou indirectement, avec les plantes. Ces microorganismes du sol apparaissent comme des acteurs clés de ces services écosystémiques rendus par la nature à la société humaine. Les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) jouent un rôle essentiel dans l’absorption d’éléments nutritifs de la plupart des espèces végétales, dans la séquestration du carbone, dans l’agrégation des particules dans le sol, et la tolérance des plantes vis à vis des stress biotiques et abiotiques. En outre, les CMA améliorent la qualité nutritionnelle des végétaux, une propriété essentielle pour fournir des produits agricoles de haute qualité. D’autres microorganismes du sol tels que les rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes (RPCP) peuvent également influencer le développement et la santé des plantes. Les RPCP peuvent être endosymbiotiques, libres, liées aux racines ou liées aux hyphes fongiques. Les RPCP jouent un rôle dans la phytostimulation, la rhizoremédiation, mais peuvent également avoir un rôle de protection ou de biocontrôle contre certains organismes phytopathogènes. Parmi les RPCP, les rhizobia sont des partenaires des Légumineuses, permettant une nutrition azotée de ces espèces végétales par fixation symbiotique de l’azote de l’air.

Dans le sol ainsi qu’au niveau des racines, les CMA, les RPCP et les rhizobia interagissent entre eux ainsi qu’avec les autres bactéries et champignons présents. Ces interactions peuvent être bénéfiques, neutres ou négatives pour la plante. Dans la plupart des études, un seul organisme ou une seule interaction plante-microorganisme ont été analysés. Cependant, un changement de paradigme s’opère où l’on passe de l’étude de l’individu, aux populations puis à l’holobionte constitué de la plante et des microorganismes associés. L’holobionte est un écosystème complexe qui façonne à la fois les propriétés de l’hôte et celles des microorganismes associés vivant à sa surface ou en son sein. En conséquence, l’important est de (i) connaitre la diversité des microbes associés (ex. métabarcoding, métagénomique) (ii) déterminer comment ils interagissent entre eux et avec la plante, et (iii) prédire leurs fonctions respectives (ex. culturomique, prédiction métabolique). La sélection variétale n’a, à ce jour, pas pris en compte les interactions entre la diversité génétique de la plante et des microorganismes symbiotiques au sein d’un holobionte. Ainsi, la valorisation des services écosystémiques apportés par les communautés symbiotiques des sols comme levier dans un contexte de transition agroécologique passe par la prise en compte des interactions entre (i) l’environnement, (ii) la diversité génétique des plantes et (iii) la diversité génétique des microbes associés. La maximisation et le maintien au cours du temps des services écosystémiques apportés par les communautés symbiotiques passent également par la modification ou la conception de nouveaux itinéraires de cultures, au sein desquels, un levier tel que l’inoculation d’un symbiote ou d’un consortium de symbiotes prend toute sa place.

 

Les plantes dans leur environnement ont également des interactions avec des microorganismes pathogènes qui peuvent entrainer une déficience de croissance et de rendement des plantes. Dans ce contexte, la plante a développé des mécanismes de protection au niveau du site d’agression de l’organisme pathogène (défense locale) mais également à distance dans la plante par une défense systémique comme la défense systémique acquise ou à défense systémique induite. Cette dernière peut être induite par les microorganismes bénéfiques comme les CMA ou les RPCP. Les partenaires du réseau de recherche Symbiphyt développent des recherches permettant de caractériser les mécanismes de défense induit par les CMA et les RPCP dans différentes familles végétales comme les légumineuses, les céréales ou des plantes pérennes comme la vigne. A terme, la compréhension des mécanismes de défense induite permettra de développer les services écosystémiques fournis par les microorganismes bénéfiques.

 

 

Différentes pistes d’amélioration et d’utilisation des associations bénéfiques plantes x microorganismes existent, basées sur des projets prenant en compte la diversité des populations microbiennes présentes dans les sols et la diversité génétique des plantes en interaction. Ainsi, les souches de Rhizobium sont variables en compétitivité et en efficience, et il existe une variabilité des choix de ces souches selon les pois (sauvages, variétés plus ou moins récentes). Grâce à un fort développement de ressources génomiques, l’identification des déterminants génétiques des associations entre pois et Rhizobia est en cours, avec pour but la création de variétés de pois productives car s’associant avec des souches compétitives et efficientes, présentes dans les sols ou inoculées. Dans des projets portant sur différentes céréales, la diversité des réponses à l’inoculation avec des CMA en fonction des lignées végétales a été mise en évidence, avec des impacts différents sur la production de graines et selon les conditions environnementales. Enfin, une variabilité génétique de la réponse des plantes à des signaux (LCO) produits par les microorganismes précités a été observée en termes de développement racinaire. Ces résultats ouvrent des perspectives d’identification du déterminisme génétique des interactions et des réponses, avec des applications possibles en sélection végétale. La mise en place de cultures en association est un levier supplémentaire pour maximiser les interactions bénéfiques entre plantes et microorganismes, induisant ainsi un gain et une meilleure stabilité du rendement. En exemple, une des hypothèses testées dans un projet sur les cultures associées pois x blé est la facilitation de l’acquisition du fer chez le pois par les populations microbiennes recrutées par le blé.

En conclusion, l’accroissement des connaissances des associations plantes x microorganismes va permettre une plus large utilisation des associations bénéfiques en agriculture, pour une transition agroécologique, pour une meilleure tolérance aux pathogènes et pour l’adaptation des cultures aux changements climatiques.

 

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