Mécanismes écophysiologiques impliqués dans les interactions antagonistes entre le jeune chêne sessile (quercus petraea (Matt.) Liebl.) et la molinie bleue (Molinia caerulea (Moench) L.) : rôles des transferts d'azote, des mycorhizes et des rhizodépôts allélochimiques

Ecophysiological mechanisms involved in the antagonistic interactions between young sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) and blue molinia (Molinia caerulea (Moench) L.) : roles of nitrogen transfers, mycorrhizae and allelochemical rhizodeposits

• Auteur / Autrice : Marine Fernandez
• Direction : Philippe Malagoli, Philippe Balandier, Thierry Améglio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie et Ecophysiologie végétale
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre en Environnement Fluctuant
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Julien
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Gerant-Sauvage
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christiane Gallet, Emmanuel Corcket, Joëlle Fustec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Molinia caerulea

Chêne sessile

Mots clés libres

Chêne sessile

Molinie bleue

Azote

Interactions antagonistes (compétition et facilitation)

Allélopathie

Mycorhizes

Rhizodéposition

Quercus petraea

Molinia caerulea

Nitrogen

Antagonistic interaction (competition and facilitation)

Allelopathy

Mycorrhizas

Rhizodeposition

Résumé

Une meilleure connaissance des interactions entre plantes permettrait d’améliorer la gestion de la régénération forestière naturelle et artificielle. Il est bien établi que la molinie (Molinia caerulea), poacée monopoliste du sous-bois, a un effet particulièrement dépressif sur l’installation et la croissance du jeune chêne sessile (Quercus petraea). Son importante capacité à absorber l’eau et les nutriments du sol entraine une forte compétition par exploitation des ressources. Cependant, il semblerait que d’autres interactions soient impliquées dans les relations entre le jeune chêne et la molinie. Ainsi, les propriétés allélopathiques de la molinie ont été suggérées, mais aucune étude n’a mis en évidence un tel effet sur le chêne. À l’inverse, le jeune chêne semble faciliter la croissance de la molinie. L’interaction chêne-molinie présente donc la singularité d’être antagoniste : la molinie inhibe la croissance du chêne tandis que celui-ci favorise la croissance de la poacée, mais les mécanismes impliqués ne sont pas entièrement connus. L’objectif de cette thèse a été d’analyser les mécanismes fonctionnels et écophysiologiques impliqués dans les interactions entre le jeune chêne sessile et la molinie bleue. Les expérimentations réalisées dans la thèse démontrent que (i) le chêne rhizodépose et transfère rapidement de l’azote à la molinie par les voies souterraines (rhizodéposition de composés azotés dans le sol) favorisant la croissance de cette dernière, (ii) la présence de molinie dans le même pot entraine une diminution du taux de racines latérales et du taux d’ectomycorhization du chêne et que (iii) la molinie rhizodépose des métabolites secondaires différents de ceux du chêne et ayant un potentiel allélopathique. Dans la lignée de travaux actuels, la thèse met en perspective que les composés chimiques que les plantes émettent dans le sol agissent comme de véritables signaux directs ou indirects (via les communautés biologiques du sol) et induisent chez les voisins des modifications dans leur métabolisme et/ou leur croissance.

A better understanding of plant interactions would improve the management of natural and artificial forest regeneration. It is well established that Molinia (Molinia caerulea), a monopolist species of understory, has a particularly depressive effect on young sessile oak (Quercus petraea) establishment and growth. Large capacity of Molinia in water and soil nutrients uptake leads to strong competition by resources exploitation. However, it seems that other interactions are involved in the relationship between young oak and Molinia. Thus, the allelopathic properties of Molinia have been suggested, but no study has shown such an effect on oak. Inversely, young oak seems to facilitate Molinia growth. Oak-Molinia interaction thus has the singularity of being antagonistic: the Molinia inhibits oak growth while this one favors grass growth, but the mechanisms involved are not entirely known. The aim of this thesis was to analyze the functional and ecophysiological mechanisms involved in the interactions between young sessile oak and Molinia. The experiments carried out in the thesis show that (i) oak quickly transfers nitrogen to Molinia by the underground pathways (rhizodeposition of nitrogen compounds in the soil) favoring grass growth, (ii) Molinia presence in the same pot leads to a decrease in the lateral root rate and ectomycorhization rate of oak and (iii) Molinia rhizodeposes secondary metabolites different from those of oak and have an allelopathic potential. In line with current work, the thesis puts into perspective that the chemical compounds emitted by plants in the soil act as real direct or indirect signals (via the biological communities of the soil) and induce neighbors modifications in their metabolism and / or their growth.