Travail réalisé en cotutelle avec l'université du Littoral côte d'opale, France / Afin de réduire l’usage des fertilisants chimiques et leurs empreintes environnementales, la production de bioinoculants à base de bactéries rhizosphériques solubilisatrices de Phosphore (PSB) est une biotechnologie prometteuse. Lorsque celle-ci est associée à l’apport de phosphate de roche (RP), elle pourrait constituer une alternative écoresponsable d’amélioration de la fertilité des sols rhizosphériques, notamment à travers l’augmentation du phosphore (P) biodisponible. Pour répondre à cet enjeu environnemental majeur, il est indispensable d’étudier la biodiversité microbienne des sols en interaction avec le RP. Ainsi, ce travail de thèse a pour objectif de caractériser, d’un point de vue taxonomique, les communautés bactériennes et fongiques associées aux compartiments racinaires et rhizosphériques de plantes natives d’environnements singuliers, peu explorés, que sont d’anciens sites miniers riches en RP. Le séquençage Illumina MiSeq d’amplicons de gènes ribosomiques des différents groupes microbiens et l’assignation taxonomique des séquences regroupées en ASV, nous ont permis de mettre en évidence des valeurs de richesse et de diversité microbiennes comparables malgré la différence des teneurs en RP et en P des sols étudiés. De même, une grande similarité entre les profils des communautés a été identifiée à haut niveau taxonomique, avec une prévalence marquée des phyla Actinobacteriota et Ascomycota, et de l’ordre Glomerales pour les communautés de champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA). À un niveau taxonomique plus bas, un core microbien de 26 ASV mycorhiziennes, persistantes à travers le gradient de RP et de P, a également été mis en évidence. Toutefois, l’analyse statistique des données environnementales nous a permis d’identifier des ASV indicatrices des habitats enrichis versus non enrichis en RP, pour chaque communauté microbienne étudiée. La synthèse de ces résultats originaux montre une influence mineure des teneurs en RP et en P sur le profil des communautés microbiennes des sites étudiés et questionne la signification écologique de la prévalence de certains taxa en lien avec l’histoire minière du site, sa restauration écologique et sa résilience, ainsi que les stratégies de vie et les attributs fonctionnels des taxa dominants. Par ailleurs, une collection de PSB a été réalisée à partir d’isolats racinaires issus des sites miniers étudiés, ou à partir d’isolats issus de spores et d’hyphes mycorhiziens piégés au contact d’apports en RP déposés dans la rhizosphère de plantes d’intérêt agronomique. Ces PSB racinaires ou hyphosphériques, testés par ailleurs pour plusieurs traits additionnels promoteurs de la croissance des plantes, ont été assignés à trois phyla : Proteobacteria, Firmicutes et, dans une moindre mesure, Actinobacteria ; Bacillus et Pseudomonas étaient les genres prédominants. Enfin, à partir de ces isolats, deux consortia bactériens avec différent traits promoteurs de la croissance des plantes (PGP), ont été constitués et testés seuls ou en combinaison avec l’apport de RP et/ou l’ajout d’un inoculum mycorhizien à base de Rhizophagus irregularis, sur la croissance de la tomate, espèce d’intérêt agronomique. Une augmentation du taux de germination, un accroissement de la hauteur des jeunes plantules et des modifications au niveau du système racinaire des plants adultes, en particulier des variations de la densité du tissu racinaire, ont été observés en réponse à l’inoculation simple par les consortia ou à leur interaction double ou tripartite avec le RP et/ou le CMA. Le profil taxonomique du microbiote natif avant et après apport des inoculants et du RP a été caractérisé. En conclusion, l’ensemble de nos travaux s’appuyant sur l’analyse des données environnementales, combinées aux données de laboratoire sur l’inoculation de plantes par des isolats bactériens, notamment d’origine minière, soulignent l’intérêt mais aussi la complexité de l’élaboration d’inoculants microbiens promoteurs de la croissance des plantes, solubilisateurs de P. / In order to reduce the use of chemical fertilizers and their environmental footprint, the production of bioinoculants based on phosphorus solubilizing rhizospheric bacteria (PSB) is a promising biotechnology. When combined with rock phosphate (RP), it could be an eco-responsible alternative to improve rhizospheric soil fertility, especially by increasing bioavailable phosphorus (P). To address this major environmental issue, studying soil microbial biodiversity and its interactions with RP is required. Thus, the objective of this thesis is to characterize, from a taxonomic point of view, the bacterial and fungal communities associated with the root and rhizospheric compartments of native plants in singular, little explored environments, located in former mining sites rich in RP. Illumina MiSeq sequencing of ribosomal gene amplicons of the different microbial groups, then taxonomic assignment of the sequences grouped in ASV, allowed us to highlight comparable microbial richness and diversity indexes of soils despite their differences in RP and P contents. As well, a high degree of similarity between the community profiles was identified at a high taxonomic level, with a marked prevalence of the phyla Actinobacteriota and Ascomycota, and of the order Glomerales for the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) community. At a lower taxonomic level, a microbial core of 26 mycorrhizal ASV, persistent across the RP and P gradient, was also documented. However, statistical analysis of the environmental data allowed us to identify indicator ASV for PR-enriched versus non-rich habitats for each microbial community studied. All together, these original results contributed to rule on a minor influence of RP and P levels on the microbial community’s profiles across the studied sites, and raised the questions of the ecological significance of the prevalence of certain taxa regarding the site’s mining history, its ecological restoration, as well as the life strategies and functional attributes of the dominant taxa. In addition, a collection of PSB was made from mine site root isolates, or from isolates associated with spores and mycorrhizal hyphae trapped in contact with PR inputs deposited in the rhizosphere of agronomic plants. These root or hyphospheric PSB, tested elsewhere for several additional plant growth-promoting traits, were assigned to three phyla: Proteobacteria, Firmicutes, and, to a lesser extent, Actinobacteria; Bacillus and Pseudomonas were the predominant genera. Finally, from these isolates, two bacterial consortia with different plant growth promoting (PGP) traits were constituted and tested, alone or in combination with RP inputs and/or a mycorrhizal inoculum based on Rhizophagus irregularis, on the growth of tomato, a species with an agronomic interest. An increase in germination rate or height of young seedlings, and changes in the root system of adult plants, particularly changes in root tissue density, were observed in response to single inoculation by the consortia or to their dual or tripartite interaction with RP and/or AMF. The taxonomic profile of the native microbiota before and after inoculants and RP input was characterized. In conclusion, our work based on the analysis of environmental data, combined with laboratory data from plant inoculation experiments by bacterial isolates, especially of mining origin, underlines the interest but also the complexity of the development of microbial inoculants promoting plant growth, solubilizers of P.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/27840 |
| Date | 10 1900 |
| Creators | Ducousso, Amandine |
| Contributors | Hijri, Mohamed, Lounès-Hadj-Sahraoui, Anissa |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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