Étude de l’impact des symbioses mycorhizienne et rhizobienne dans la domestication du Tara, Caesalpinia spinosa L

Study of the impact of mycorrhizal and rhizobial symbioses in the domestication of Tara, Caesalpinia spinosa L

• Auteur / Autrice : Sheena Sangay-Tucto
• Direction : Robin Duponnois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie fonctionnelle
• Date : Soutenance le 27/11/2018
• Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Universidad Peruana Cayetano Heredia
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Wilfredo Gonzales Lozada
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robin Duponnois, Wilfredo Gonzales Lozada, Thierry Gauquelin, Amadou Bâ, Doris Zuniga Davila
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Gauquelin, Amadou Bâ

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Inoculation

Sols -- Microbiologie

Pérou

Caesalpinia

Mots clés libres

Caesalpinia spinosa

Diversité

Rhizobia

Champignons mycorhiziens à arbuscules

Inoculation

Caesalpinia spinosa

Diversity

Rhizobia

Arbuscular Mycorrhizae fungi

Inoculation

Résumé

La Tara (Caesalpinia spinosa) est une espèce forestière d’une grande importance en raison d’une forte demande sur le marché international pour les tanins présents dans ses gousses, et pour les gommes provenant de ses graines. Malgré son importance économique pour le Pérou, la majeure partie de la production provient de forêts naturelles non aménagées. Ces forêts présentent des problèmes de sol (érosion, faible fertilité, présence d’agents pathogènes, manque d'irrigation), qui conduisent à des rendements faibles. C’est pourquoi dans le présent travail, nous étudions les composantes microbiologiques du sol associé à cette culture, telles que les mycorhizes et les bactéries dont l’utilisation, selon de nombreuses études, s’est révélée être une alternative à l'utilisation d'engrais chimiques. Pour cela, nous avons procédé à l'analyse moléculaire de la diversité des champignons mycorhiziens arbusculaires par la technique de Miseq Illumina, ce qui nous a permis de mettre en évidence une prépondérance de Gloméracées parmi lesquelles les Rhizophagus spp. étaient retrouvés dans 70% des séquences. En outre, la dépendance de la Tara vis-à-vis de la mycorhization a été démontrée car, après avoir testé la mycorhization contrôlée de la Tara par Rhizophagus irregularis, il a été constaté que la croissance de Caesalpinia spinosa était considérablement améliorée, ainsi que l'absorption d'éléments nutritifs tels que l'azote (N) et le phosphore (P). Pour vérifier la capacité à noduler de la Tara, différents milieux de culture ont été utilisés ainsi que différentes conditions de croissance, en serre et in vitro. Ces expérimentations ont toutes montré que les racines de Tara ne présentaient pas de nodules, confirmant que cette légumineuse de la sous-famille des Caesalpinioideae est non nodulante. Par conséquent et afin d’étudier la diversité des rhizobia présents dans le sol de la plantation de Tara, nous avons utilisé en serre une plante-piège, le pois (Pisum sativum) car c’est une légumineuse nodulante et de plus est traditionnellement associée à la culture de Tara. Les rhizobia identifiés moléculairement se sont révélés très spécifiques et différents des rhizobia présents dans les sols extérieurs à la plantation de Tara. Plus particulièrement, ces rhizobia se sont révélés être phylogénétiquement proches de R. etli, R. phaseoli, R. pisi et R. leguminosarum. Enfin, un test d'inoculation contrôlée (in vitro) a été réalisé sur des plantules de pois, avec ces bactéries préalablement piégées et isolées du pois. Il a été observé que les rhizobia piégés à partir des sols collectés entre deux lignes de Tara et sur la ligne de plantation de Tara, ont stimulé la croissance du pois par rapport aux rhizobia présents dans les sols collectés à l'extérieur de la plantation.

The Tara (Caesalpinia spinosa) is a forest species of great importance due to its high demand in the international market for the tannins present in its pods and its seeds’ gum. Despite its great importance for Peru, most of the production comes from unmanaged natural forests. These forests present soil problems (e.g., erosion, low fertility, pathogens, lack of irrigation), which cause low yields. Therefore, in the present work we seek to study the soil components associated with Tara plantation , such as mycorrhizae and bacteria that have proved to be an alternative for reducing the use of chemical fertilizers in similar context (Aboubacar et al., Flores Chavez 20015, E and Saif 1987, Dia et al. 2010; Bilgo et al., 2013) . We used molecular analysis of the arbuscular diversity by the Miseq Illumina technique that allowed to verify the arbuscular diversity with a preponderance of Glomeraceae among which the Rhizophagus spp were found to be present in 70% of the sequences. In addition, the dependence of the Tara on obligatory mycorrhization was demonstrated, after testing the controlled mycorrhization of the Tara by the Rhizophagus irregularis. We found that the growth of this crop was significantly improved, as well as the absorption of nutrients such as nitrogen (N) and phosphorus (P).To check the nodulation of the Tara, different culture media were used (JenSen, sand mixture with Tara plantation soil, attapulgite mixture with Tara plantation soils) in greenhouse and in vitro condition. We did not manage to find rhizobial nodules in the roots which let us think that Tara is a non-nodular legume. Therefore, we used Pisum sativum as a trap plant to study the diversity of rhizobia present in the soil of the Tara plantation since this legume is often associated with Tara crop. The rhizobia found in the trap plant were very specific and different from the rhizobia present in soils outside the Tara plantation. Likewise, these rhizobia found to be phylogenetically close to R. etli, R. phaseoli, R. pisi and R. leguminosarum. Finally, we inoculated the trapped bacterias (in vitro) in Pisum sativum with the bacterias previously trapped and isolated from the pea (which grew in the green house); where it was observed that the rhizospheric bacteria of the zones IL (soil collected between two lines) and L (soil collected from the same line) from the plantation of Tara stimulated the growth of this crop with respect to the bacteria present in soils collected outside of the plantation (OP zone).