Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 66-79. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse 3e cycle--Écologie microbienne--Lyon 1, 1982. / Bibliogr. p. 119-132.

L’exploitation minière entraine le retrait de la couche de sol vivant ainsi que l’élimination des propagules végétales et des symbiotes bénéfiques à la survie et à la croissance des plantes. Dans les écosystèmes nordiques comme la toundra subarctique, les activités minières génèrent une telle pression sur l’environnement qu’il est nécessaire de prendre des mesures pour promouvoir la restauration écologique des sites dégradés. Notre hypothèse de recherche est que l’utilisation de symbiotes racinaires peut améliorer l’établissement et la survie de communautés végétales sur des sites sévèrement perturbés. Des racines saines ont été collectées chez six espèces de plantes du site de la mine de fer de Schefferville dans le Nord-du-Québec. Les champignons associés à ces racines ont été isolés et identifiés à l’aide d’outils moléculaires en analysant les espaceurs internes transcrits (ITS) de l’ADN ribosomique. Au total, 376 champignons cultivables ont été isolés et associés à 106 unités taxonomiques opérationnelles (OTU). Ces communautés cultivables montrent des différences selon les types d’habitat et de plante-hôte. Neuf des champignons les plus fréquemment isolés ont été utilisés pour un test in vitro en milieu liquide (GYME) amendé avec du mort terrain, des stériles ou du fer pur. La mesure de la production d’ergostérol et de la sécrétion d’acides organiques ont permis de quantifier la croissance et la réaction des champignons aux amendements. Le champignon éricoïde Rhizoscyphus ericae a présenté la meilleure croissance en présence de résidus miniers. L’endophyte septé noir Phialocephala fortinii occupait le deuxième rang en ce qui a trait à la croissance, mais il a produit la plus grande quantité d’acide organique. Cadophora finlandica et Meliniomyces bicolor ont également montré une bonne tolérance aux amendements. En conclusion, les champignons cultivables ne répondent pas tous de la même manière aux stress abiotiques imposés. Nous avons sélectionné les champignons candidats qui conviendraient le mieux au cas particulier de la restauration du site minier de Schefferville. / Mining activities involve the removal of healthy living soil, plant propagule and symbionts, beneficial to plant is necessary to take steps to promote the ecological restoration of degraded sites. Our research hypothesis is that the use of root symbionts can enhance the establishment and survival of plant communities on on drastically disturbed sites. Healthy roots were collected from six plant species at the Schefferville iron mine site in northern Quebec. Fungi were isolated from root tips and pure isolates were identified based on ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS) analysis. A total of 376 cultivable fungi were isolated and identified to 106 operational taxonomic units (OTU). These cultivable communities show differences according to the types of habitat and host plant. Nine of the most frequently isolated fungi were used for an invitro test in liquid-based media (GYME) amended with overburden, waste rock or pure iron. Ergosterol andorganic acids were quantified to monitor fungal growth and reaction to amendments. Ericoid fungusRhizoscyphus ericae exhibited the best growth in the presence of mine tailings. Dark septate endophytePhialocephala fortinii ranked second in terms of growth, but it produced the highest amount of organic acids.Cadophora finlandica and Meliniomyces bicolor also showed good tolerance to amendments. In conclusion,cultivable root associated fungi did not all respond in the same way to the imposed abiotic stress. We selected the candidate fungi that would best suit the particular case of the restoration of the Schefferville mining site.

La vaste majorité des plantes terrestres sont impliquées dans des interactions symbiotiques avec des champignons du sol. Ces interactions, appelées mycorhizes, jouent un rôle clé dans l’écologie des plantes en influençant plusieurs facettes de leur croissance ou de leur reproduction (e.g., nutrition, protection contre les pathogènes, activation du système immunitaire). Toutefois, nous connaissons encore très peu de choses sur l’assemblage des communautés mycorhiziennes en milieu naturel : existe-t-il de la spécificité entre certaines espèces de plantes et de champignons, ou ces associations sont-elles le fruit du hasard et des conditions locales seulement? Cette question pose un défi tant sur le plan fondamental, où nous cherchons à comprendre comment les mutualismes persistent évolutivement, que sur la plan appliqué, où nous aimerions connaître comment les écosystèmes naturels s’assemblent pour guider nos pratiques de restauration écologique. Ainsi, mon doctorat a gravité autour de cette question : quels sont les mécanismes responsables de l’assemblage des communautés mycorhiziennes? En d’autres termes, qu’est-ce qui détermine qu’une plante s’associera avec certains champignons, et ne s’associera pas avec d’autres, en milieu naturel. En premier lieu, j’ai approché cette question sur le plan théorique en utilisant la théorie des réseaux comme outil pour détecter les associations préférentielles entre plantes et champignons. J’ai aussi développé, pour prédire ces associations préférentielles, un cadre théorique basé sur les traits fonctionnels des organismes, en adaptant le triangle CSR de J.P. Grime. Finalement, j’ai pu tester mes hypothèses par des observations en milieu naturel et des expériences en milieu contrôlé. L’ensemble de mes travaux ont contribué à mettre en lumière deux éléments clés de l’assemblage des communautés mycorhiziennes. Premièrement, l’assemblage semble se faire de manière hiérarchique, où d’abord des contraintes neutres comme l’abondance et la distribution spatiale déterminent quelles espèces auront l’opportunité d’interagir entre elles et ensuite, une sélection déterministe des partenaires s’opère, où les ii plantes ayant des traits fonctionnels similaires tendent à interagir avec un pool similaire de champignons mycorhiziens. Deuxièmement, bien qu’il semble y avoir de la sélection déterministe de partenaires, tant en milieu naturel qu’en milieu contrôlé, ce choix de partenaires demeure extrêmement flexible et dépend probablement des conditions locales et de phénomènes stochastiques (e.g., conditions du sol, luminosité, effets de priorité par les plantes voisines, etc.). Ces résultats permettent de mieux comprendre la spécificité dans la symbiose mycorhizienne. Ils suggèrent aussi que ces communautés symbiotiques seront fortement résilientes aux perturbations (e.g., extinction locale d’une espèce), car la spécificité dans le choix de partenaires que l’on observe sur le terrain ne semble pas résulter d’évènements de coévolution réciproque et de spécialisation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse (Ph. D)--Université Laval, 1996. / Bibliogr.: f. 112-132. Publié aussi en version électronique.

L'utilisation grandissante des plantes fixatrices d'azote en foresterie, particulièrement des espèces du genre Alnus, nécessite la mise sur pied d'un programme d'amélioration génétique des plantes- hôtes. Dans un tel programme, les techniques de culture in vitro offrent de nouvelles alternatives tant pour l'amélioration génétique des plantes-hôtes que pour la manipulation génétique de la symbiose actinorhizienne. On a multiplié in vitro l'aulne glutineux et l'aulne crispé par culture de bourgeons. Les cultures sont maintenues sur le milieu de Murashige et Skoog modifié, additionné de benzyladénine (BAP). La multiplication se fait par la formation de nombreuses tigelles axillaires et adventives, qui sont, par la suite, enracinées et transférées en conditions normales de croissance. Au transfert en sol, les plantules sont inoculées avec une culture pure de Frankia, pour former des nodules sur le système racinaire. La nodulation et la reprise de croissance sont de 100% pour les deux espèces multipliées. Les résultats obtenus mettent en évidence des différences majeures, quant au développement des cultures, entre l'aulne glutineux et l'aulne crispé. On utilise des plantules d'aulne glutineux, multipliées in vitro, pour des essais de nodulation axénique et de mycorhization. Huit souches de Frankia, en culture pure, forment des actinorhizes, ou nodules fixateurs d'azote, lorsqu'on les inocule sur des plantules d'aulne glutineux en absence de tout autre microorganîsme. Les résultats obtenus réfutent l'hypothèse dite des helpers, selon laquelle la présence d'autres bactéries est nécessaire à l'infection des racines par le Frankia Deux champignons ectomycorhiziens , Alpova diglophleus et Paxillus invotutus, sont inoculés sur des plantules d'aulne glutineux en sachets de croissance. Des ectomycorh¡zes typiques se forment rapidement sur le système racinaire. On peut donc noduler et mycorhizer des plantules d'aulne glutineux issues de multiplication in vitro de la même façon que des semis.

L’étude ciblait le sud-est de Madagascar, dans la région de l’Anosy. Cette région, comme le reste de Madagascar, fait face à une dégradation écologique alarmante menaçant sa riche biodiversité. QMM, une filiale de Rio Tinto, y a démarré un important projet d’exploitation minière en 2009. La compagnie a pris plusieurs engagements sociaux et de réhabilitation écologique des sites après exploition.L’exploitation minière requiert la coupe à blanc du couvert végétal ainsi que la perturbation de la mycorhizosphère du sol pour aller chercher les minéraux jusqu’à une profondeur de vingt mètres. Étant donné le rôle des symbioses racinaires dans l’établissement des plants, ces outils biologiques devraient être partie intégrante des pratiques améliorées de réhabilitation. L’objectif du projet était donc de tester différents symbiotes racinaires (mycorhize arbusculaire, Glomus irregulare) et des bactéries fixatrices d’azote, Bradyrhizobium sp.) sur Mimosa latispinosa, une espèce d’arbuste native de la région, pionnière et fixatrice d’azote. Glomus irregulare et deux souches malgaches de Bradyrhizobium spp. (STM1415 et STM1447) ont été inoculés seuls ou en combinaison sur M. latispinosa en pépinière près du site minier. Quatre mois après l’inoculation, il n’y a pas eu un effet significatif des souches symbiotiques sur la croissance de la plante, quoiqu’une bonne colonisation ait été observée. La stérilisation du sol engendre toutefois un effet positif sur la croissance des plantes. G. irregulare et deux souches de Bradyrhizobium spp. (STM1413 et STM1415) ont également été testés sur M. latispinosa en serre au Centre National de Recherche en Environnement (CNRE) de Madagascar à Antananarivo. Ces essais ont montré que G. irregulare seul est inefficace pour stimuler la croissance de la plante, mais que l’inoculation double avec Bradyrhizobium spp. augmente significativement sa croissance. Les deux souches testées, STM1413 et STM1415, se sont montrées efficaces pour stimuler la croissance de M. latispinosa en serre. Les conditions pédologiques légèrement différentes en serre ne permettent toutefois pas de comparer les résultats aux conditions de la pépinière. / This study focused on the south-east part of Madagascar, the Anosy region. This region, as elsewhere in Madagascar, is subject to an alarming ecological degradation which is threatening its abundant biodiversity. QMM, a Rio Tinto subsidiary, started in 2009 an important mining project in this region. The company committed itself to social responsibility activities and environmental rehabilitation of the mined site. Indeed, the mining operations imply the clearcutting of the land and the disturbance of the mycorhizosphere in order to extract the minerals found at a depth of twenty meters. Considering the key role of root symbioses in the establishment of plants, these biotools should integrated parts in enhanced reclamation practices. The aim of the project was to test different symbiotic stains (arbuscular mycorrhiza, Glomus irregulare and indigenous rhizobial bacterias, Bradyrhizobium spp.) on Mimosa latispinosa, a native, pioneer and nitrogen fixing shrub. Glomus irregulare and two Malagasy strains of Bradyrhizobium spp. (STM1415 & STM1447) were inoculated alone or in combination on M. Latispinosa in nursery, located close to the mining site. Four months after inoculation, it appeared that none of the symbiotic strain had a significant effect on the plant growth, even if there was a good colonization. However, the soil sterilization produced a positive effect on the plant growth. G. irregulare and two strains of Bradyrhizobium spp. (STM1413 and STM1415) were also tested on M. latispinosa in glasshouse at the headquarter of the National Center for Environmental Research of Madagascar, located at Antananarivo. These trials showed that G. irregulare inoculated alone was ineffective for the plant growth increment, but that dual inoculation increased growth significantly. Both rhizobial strains tested, STM1413 and STM1415, were effective to stimulate the growth of M. Latispinosa in glasshouse. However, the soil conditions were slightly different in the glasshouse, making it difficult to compare the results with the nursery conditions.

Depuis leur introduction par des Européens il y a quelques siècles, les vers de terre se sont propagés dans les sols de l'Amérique du Nord. Depuis les années 2000, plusieurs fronts d'invasion dans les milieux naturels ont soulevé des inquiétudes dans la communauté scientifique. Nous avons analysé les impacts des vers de terre sur la germination des graines et la survie des semis de 14 espèces d'arbres indigènes au Québec, et nous avons investigué les façons dont ils influencent la composition végétale du sous-bois, les variables physico-chimiques du sol et les communautés microbiennes en Estrie. Nos résultats suggèrent que les vers de terre diminuent la germination des graines et les taux de survie des plantules, en plus de provoquer des effets importants chez quelques variables physico-chimiques et groupes microbiens. Nous concluons que les vers de terre exotiques ont le potentiel d'altérer la composition des espèces et le fonctionnement des érablières du sud du Québec.

L'utilisation directe de roche phosphatée (RP) est une alternative viable pour remplacer les coûteux fertilisants chimiques dans les pays en voie de développement. L'utilisation de bactéries solubilisatrices de RP (BSRP) est un bon moyen pour augmenter la réactivité de la RP. L'objectif principal de ce travail a été d'obtenir des isolats provenant de la mycorhizosphère du maïs possédant une grande capacité de solubilisation de RP, compatibles avec la mycorhize arbusculaire (MA) et présentant des traits associés aux rhizobactéries favorisant la croissance de plantes (RFCP) pour le développement d'un inoculant bactérien pour le maïs.À partir de 118 isolats obtenus de maïs biologique cultivé au Québec, huit BSRP ont été identifiés comme Asaia lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, Rahnella aquatilis (Vr7, Vr13 et Sr24) et Pantoea agglomerans (Vr9, Ve16 et Vr25). En milieu liquide, les isolats ont dissous le P des RP selon leur réactivité (Gafsa> Tilemsi> Maroc). La solubilisation des RP s'est effectuée par la production d'acides organiques (OA) et l'abaissement du pH. Les meilleures BSRP de chaque groupe: (A. lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, R. aquatilis Sr24 et P. agglomerans Vr25) ont été sélectionnées selon leur capacité élevée de solubilisation de la RP et de leur production d'acide indolacétique (AIA) et de sidérophores. L’importance des biofilms formés, ainsi que le degré de motilité variaient selon les isolats et tous étaient compatibles avec le Glomus irregulare (Gi). L’étude de la colonisation des racines montre que R. aquatilis Sr24 et P. agglomerans Vr25 ont été les meilleurs colonisateurs. Lors des expériences en serre, certains mélanges contenant R. aquatilis Sr24, P. agglomerans Vr25 et Gi, ont amélioré la biomasse, l'absorption des nutriments et la colonisation de la plante en association avec un champignon mycorhizien indigène du maïs cultivé dans un sol non stérile et fertilisé avec la RP Marocaine. Nous attribuons ces résultats à leur capacité d'être de bonnes BSRP colonisatrices des racines. Elles sont aussi compatibles avec Gi et sont capables de produire de l'AIA et des sidérophores. Cette thèse démontre donc le potentiel d'utilisation de BSRP comme inoculant afin d'améliorer l'efficacité de l'utilisation directe de RP comme fertilisant phosphaté pour l'agriculture durable du maïs. / Phosphorous is the second most important nutrient for plant growth, but its availability is often reduced. Therefore high quantities of expensive soluble P-fertilizers are added to soil. Direct use of phosphate rock (PR) is an alternative to chemical P-fertilizers in developing countries and for sustainable agriculture. In order to increase PR reactivity the use of phosphate rock-solubilizing bacteria (PRSB) is a good alternative. Therefore, the main objective of this work was to obtain mycorrhizosphere-competent PRSB presenting other PGPR-associated traits to be used for the development of an inoculant to improve maize growth and P nutrition. Out of 118 isolates obtained from organically grown maize in Quebec, eight PRSB were identified as Asaia lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, Rahnella aquatilis (Vr7, Vr13 and Sr24) and Pantoea agglomerans (Vr9, Ve16 and Vr25). All isolates were able to mobilize P from different sparingly soluble P sources in solid media. In liquid medium the isolates were able to solubilize P from PRs according to their reactivity (Gafsa> Tilemsi> Morocco). PRs were solubilized by the production of organic acids (OAs) and by lowering the pH. The best PRSB from each group (A. lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, R. aquatilis Sr24 and P.3 agglomerans Vr25) were selected based on their high PR solubilization, and capacity for indolacetic acid (IAA) and siderophore production. These four isolates presented different biofilm formation and motility capacities and were compatible with Glomus irregulare (Gi). A root colonization study showed that R. aquatilis Sr24 and P. agglomerans Vr25 were the best root colonizers. Vr25 was very competitive when used with other PRSB. In greenhouse trials, plant inoculation with R. aquatilis Sr24 and P. agglomerans Vr25 in addition to Gi, increased the biomass, nutrient uptake in non-sterile soil amended with Moroccan PR (MPR). We attribute these results not only to their PR-solubilizing capacity but also for their ability to be good PRSB, competitive root colonizers, compatible with Gi and to produce IAA and siderophores. This thesis shows that PRSB with AM fungi can be used as inoculants to improve the efficiency of the direct use of PR as P fertilizer for sustainable maize production.