Optimisation des performances d’inocula de champignons mycorhiziens dans le cadre d’une agriculture à faibles apports

Improving the mycorrhizal fungi inoculation performance under low input agriculture

• Auteur / Autrice : Adrien Lies
• Direction : Robin Duponnois, Yves Prin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 15/12/2016
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Brunel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Hartmann
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Claire Prigent-Combaret, Diederik van Tuinen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microorganismes -- Biotechnologie

Plantes -- Croissance

Champignons (agents de lutte biologique)

Mycorhizes en agriculture

Agriculture biologique

Mots clés libres

Agriculture biologique

Champignons mycorhiziens

Diversité

Croissance des plantes

Biotechnologie d'inoculum

Biological agriculture

Mycorrhizal fungi

Diversity

Plant growth

Inoculum biotechnology

Résumé

Les champignons endomycorhiziens arbusculaires (MA) forment des relations symbiotiques avec la majorité des espèces végétales terrestres. Leur rôle écologique dans la productivité et la stabilité des agrosystèmes sont connus depuis de nombreuses années. Plusieurs études ont montré que ces symbiotes augmentent la croissance végétale et la résistance des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Malgré le potentiel avéré de la symbiose MA pour augmenter durablement la productivité des agrosystèmes dans le cadre d’une agriculture à faibles apports d’intrants, cette biotechnologie est encore sous exploitée. Ce constat résulte essentiellement de difficultés techniques pour produire en quantité un inoculum fongique de qualité et un manque de connaissance concernant les facteurs biologiques régulant la réceptivité des sols à l’inoculation des champignons MA. Les principaux objectifs de ces travaux sont d’optimiser les performances d’un inoculum MA. (1), en associant le champignon MA avec des bactéries PGPR ou MHB. Cette stratégie vise à promouvoir l’établissement et le fonctionnement de la symbiose MA. En effet, ces bactéries bénéfiques aux plantes peuvent augmenter la croissance végétale, directement en fournissant à la plante des composés bénéfique (phytohormone, etc), et indirectement en réduisant ou prévenant les effets délétères de phytopathogènes ou en augmentant l’établissement de la symbiose MA. (2), par la gestion des cultures, notamment par l’association céréales/légumineuses en culture intercalaire. Les légumineuses sont souvent dépendantes des associations symbiotiques avec les champignons MA, et ceux-ci peuvent participer dans la nutrition azotée et phosphatée de la plante. (3), par l’amendement en composé ou organique. Ces amendements peuvent être solubilisés et dégradés par des bactéries et ainsi promouvoir la nutrition végétale sans augmenter la disponibilité de P et N dans le sol. (4), en développant des inocula complexes associant bactéries bénéfiques, champignons MA et amendement, l’ensemble contenu dans un gel d’alginate.

Arbuscular Mycorrhizal fungi (AM) are ubiquitous microorganisms forming symbiotic relationships with the majority of terrestrial plant species. Their ecological functions in the productivity and stability of agroecosystems have been recognized for many years. Many studies have shown that these symbionts improved plant growth and plant resistance to biotic and abiotic stresses. Despite the proven potential of mycorrhizal symbiosis to sustainably improve the productivity of agroecosystems under low input agriculture, this biotechnology is still under exploited. This failure mainly results from technical difficulties to mass-produced fungal inoculum of high quality and a lack of knowledge about the biological factors regulating the soil receptivity of AM inoculation. The main objectives of our studies are to optimize the performance of an AM fungal inoculum. (1), by combining the AM fungus with Plant Growth Promoting Rhizobacteria, or Mycorrhizal Helper Bacteria. This strategy aims to promote the establishment and the functioning of the mycorrhizal symbiosis. Indeed, this plant beneficial bacteria may affect plant growth through two different pathways, directly by providing to the plant some beneficial compounds (i.e. phytohormones, etc), indirectly, by reducing or preventing the deleterious effects of phytopathogens or by improving the establishment of the mycorrhizal symbiosis. (2), by plant management with the association of cereal/leguminous in intercropping. Leguminous are often dependent of AM association and AM fungi may participate to promote N and P plant uptake. (3), by amendment of mineral or organic compounds. These amendments can be degraded slowly by bacteria and promote plant nutrition without increase P and N soil availability. (4), by development of complex inocula associating beneficial bacteria, AM fungi and amendment, based on the entrapment of these inocula in alginate gels