L’utilisation d’inoculants de champignon mycorhizien arbusculaire (CMA) et de bactéries promotrices de la croissance de la plante (PGPR) comme biofertilisants pour améliorer la croissance de la plante et augmenter les rendements des cultures connait de plus en plus un intérêt remarquable. Ces inoculants peuvent influencer les relations trophiques à travers les changements induits au niveau de la plante. Cependant, en contexte agroécologique, il est difficile de prédire les effets de leur application sur les niveaux trophiques supérieurs, notamment sur les insectes phytophages et leurs ennemis naturels. Ainsi, l’objectif de ce projet de thèse était d’évaluer les effets des inoculants de champignon mycorhizien et bactériens sur les insectes du soja. Spécifiquement il est question : 1) d’évaluer l’influence sur le puceron du soja Aphis glycines (2e niveau trophique), de la symbiose tripartite entre un CMA Rhizophagus irregularis, une bactérie rhizobium Bradyrhizobium japonicum et le soja Glycine max ; 2) de déterminer l’impact des inoculants de R. irregularis et de B. japonicum associés au soja sur les ennemis naturels du puceron de soja, la coccinelle Coleomegilla maculata et le parasitoïde Aphelinus certus (3e niveau trophique) ; 3) d’évaluer les effets de la co-inoculation des inoculants de R. irregularis, B. japonicum et de Bacillus pumilus sur les insectes phytophages et leurs ennemis naturels associés au soja au champ.
Les expériences en chambre de croissance (objectifs 1 et 2) ont montré une altération des traits de performance des plantes en présence des inoculants comparées aux plantes témoins. Les différences de colonisation mycorhizienne et de nodulation, observées entre les traitements sont une preuve du fonctionnement de l’inoculation. Avec le double inoculant, j’ai observé une augmentation de la biomasse de la plante, des concentrations en azote et carbone, et une diminution de la concentration en phosphore. Avec le rhizobium seul, j’ai obtenu les mêmes effets, sauf pour la biomasse racinaire qui n’a pas été affectée. Avec le CMA seul, une augmentation de la concentration en phosphore a été observée, mais aucun des autres paramètres de la plante n'a été affecté. Au deuxième niveau trophique sur le puceron du soja, le soja inoculé avec le double inoculant CMA+rhizobium, suivi du rhizobium seul, ont augmenté significativement la densité de la population de pucerons, alors qu’aucun des inoculants n’a eu un effet sur le fitness du puceron. En revanche, aucun des traits de performance du puceron (fécondité et taille des individus) n’a été affecté par la présence de l’inoculant CMA seul. D’autre part, j’ai noté une corrélation positive entre la concentration en azote et le taux de reproduction des pucerons, alors qu’avec la concentration en phosphore, la corrélation avec la colonie des pucerons est négative. Quant au troisième niveau trophique, une réduction significative du taux de parasitisme chez A. certus a été observée en présence du rhizobium seul, mais aucun autre paramètre n’a été affecté comparativement aux autres traitements : contrôle, CMA et double inoculant (CMA+rhizobium). Avec le prédateur C. maculata, aucun paramètre mesuré n’a été affecté par les effets indirects des inoculants.
Il ressort de l’évaluation que j’ai faite au champ (objectif 3), une augmentation de l'abondance des insectes piqueurs-suceurs avec le triple inoculant (CMA+rhizobium+Bacillus), mais aucune différence entre les traitements pour les autres groupes d'insectes (broyeurs, et ennemis naturels des pucerons). Aucun groupe fonctionnel n’a été affecté en présence du double inoculant CMA+rhizobium sauf le puceron du soja, A. glycines, qui a vu sa population décroître mais seulement dans les parcelles fertilisées en potassium. J’ai également montré que les abondances des insectes piqueurs-suceurs et des insectes broyeurs, et la diversité alpha des insectes phytophages étaient toutes corrélées négativement avec la colonisation mycorhizienne globale.
Ces résultats confirment que la co-inoculation de deux symbiotes peut non seulement améliorer les performances des plantes mais aussi celles des insectes phytophages au-delà de ce que chaque symbiote peut apporter seul. Au moins dans notre système d'étude en chambre de croissance, il semble que les avantages que les symbioses microbe-plante confèrent au deuxième niveau trophique avec une augmentation de la population de pucerons sont peu transférés au troisième niveau sur les ennemis naturels du puceron. Dans un système agricole où les agriculteurs veulent bénéficier des retombées de ces inoculants, notamment dans la gestion des insectes associés aux cultures, les CMA semblent favorables s’ils sont utilisés seuls et du fait de leur potentiel à réduire les insectes ravageurs. / The use of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and plant growth promoting bacteria (PGPR) inoculants, as biofertilizers to boost plant growth and increase crop yields, is gaining interest. These inoculants can also influence trophic relationships through changes on plant. However, in an agroecological context, it is difficult to predict the effects of their application on higher trophic levels, namely phytophagous insects, and their natural enemies. The objective of this thesis research is to evaluate the effects of mycorrhizal fungi and bacterial inoculants on soybean-associated insects. Specifically, it is to: 1) evaluate the influence on the soybean aphid, Aphis glycines (2nd trophic level), of the tripartite symbiosis between an AMF, Rhizophagus irregularis, a rhizobium bacterium, Bradyrhizobium japonicum, and the soybean, Glycine max; 2) determinate the impact of R. irregularis and B. japonicum inoculants associated with soybean on the natural enemies of soybean aphid, the ladybug Coleomegilla maculata and the parasitoid wasp Aphelinus certus (3rd trophic level); 3) evaluate the effects of co-inoculation of R. irregularis, B. japonicum and Bacillus pumilus inoculants on soybean-associated phytophagous insects and their natural enemies in an agricultural field conditions.
The walk-in growth room experiments (objectives 1 and 2) showed an alteration of the performance traits of the plants in the presence of the inoculants compared to control plants. The differences in mycorrhizal colonization and nodulation, observed between treatments, are evidence that the inoculation works. With the double inoculant, I observed an increase in plant biomass, nitrogen and carbon concentrations, and a decrease in phosphorus concentration. With rhizobium inoculation alone, without AMF, I obtained the same effects, except the root biomass that was not affected. With AMF alone, an increase in phosphorus concentration was observed, but none of the other plant parameters were affected. At second trophic level, inoculation of soybeans with the dual inoculant AMF-rhizobium, followed by rhizobium alone, significantly increased aphid population density, while none of inoculant influenced the fitness of the aphid. However, AMF alone did not affect any parameter traits (reproduction and fitness) of the aphid. I noted a positive correlation between nitrogen concentration and aphid reproductive rate, whereas the correlation between phosphorus concentration and aphid colony growth was negative. At the third trophic level, a significant reduction in the rate of parasitism of A. certus was observed in the presence of rhizobium inoculant alone, but no other parameters were affected with any other treatments, namely the control, the AMF inoculant, or the double inoculant (AMF+rhizobium). With the predator C. maculata, no measured parameters were affected by the indirect effects of any of the inoculant treatments.
During my field assessment (objective 3), I observed an increase in the abundance of piercing-sucking insects with the triple inoculant (AMF+rhizobium+Bacillus), but no differences between treatments for other insect groups (chewing insects, or natural enemies of aphids). No functional group was affected by the presence of the double inoculant, CMA+rhizobium except the soybean aphid, A. glycines, which saw its population decrease in potassium-fertilized plots. I also showed that the abundance of piercing-sucking insects, chewing insects, and the alpha diversity of phytophagous insects were all negatively correlated with mycorrhizal colonization.
The results of my studies confirm that co-inoculation of two symbionts can not only improve plant performance but also that of phytophagous insects beyond what each symbiont can provide alone. At least in our growth chamber study system, it appears that the benefits that microbe-plant symbioses confer to the second trophic level, with an increase in aphid population, are little transferred to the third level on the natural enemies of the soybean aphid. In agricultural system where farmers seek the benefits of these inoculants, especially in the management of insects associated with crops, AMF seem favorable when they are used alone and because of their potential to reduce insect pests.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/26848 |
| Date | 11 1900 |
| Creators | Dabré, Élisée Emmanuel |
| Contributors | Favret, Colin, Hijri, Mohamed |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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