Efficacité et impact de l'inoculation microbienne récurrente, évaluation du laboratoire au champ

Efficiency and impact of recurrent microbial inoculation in soil, a lab to field assessment

• Auteur / Autrice : Marine Papin
• Direction : Laurent Philippot, Aymé Spor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 28/11/2024
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-2024)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Marc Bardin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joana Falcao-Salles
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Prigent-Combaret, Matthieu Barret
• DOI : 10.70675/a71f5523z0722z4788z9364zd7da96fc8417

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Inoculation

Maïs

Maïs -- Amélioration génétique

Pseudomonas fluorescens

Mots clés libres

Inoculation

Ecologie de l'invasion

Impact sur la communauté microbienne

Gènes fonctionnels

Croissance du maïs

Pseudomonas fluorescens

Inoculation

Invasion ecology

Impact on microbial community

Functionnal genes

Maize growth

Pseudomonas fluorescens

Résumé

Face à l'urgence de mettre en place des pratiques plus durables pour protéger l'environnement tout en maintenant la production agricole, les inoculants microbiens suscitent un intérêt croissant en raison de leur potentiel pour réduire la dépendance aux intrants synthétiques. Cependant, malgré des décennies de recherche sur les inoculants microbiens du sol, leurs bénéfices sur les rendements agricoles restent très variables en fonction des sols, des climats, des génotypes végétaux et des souches inoculées, rendant les résultats difficiles à prédire et fragilisant in fine la confiance des agriculteurs. Ce travail explore la pertinence des inoculations récurrentes comme levier pour atténuer la résistance biotique de la communauté microbienne résidente du sol et favoriser l’établissement de l’inoculant. Ce travail étudie également les impacts de ces inoculations sur la communauté microbienne résidente. Dans une première expérience en microcosme, nous avons montré que l'inoculation récurrente pouvait améliorer, de manière transitoire l'abondance de l'inoculant (Pseudomonas fluorescens) avec un impact mineur sur la communauté bactérienne résidente. Une deuxième expérience en serre a mis en évidence le potentiel inattendu de l'inoculation récurrente, réalisée jusqu’au semis, pour favoriser la croissance du maïs avec un moindre impact sur la communauté bactérienne résidente par rapport à l'inoculation récurrente à partir du semis. La troisième expérience, réalisée au champ, a reflété les défis de transférer les bénéfices observés sur la croissance des plantes des conditions contrôlées vers des conditions non contrôlées. Finalement, ce travail suggère que le moment et la fréquence de l'inoculation doivent être ajustés de manière complémentaire. C’est-à-dire que l'inoculation récurrente peut augmenter temporairement l’abondance de l’inoculant lors des stades précoces critiques de la croissance des plantes. Cela peut soit favoriser la colonisation de l’hôte lorsqu’une dose adéquate est appliquée, soit influencer indirectement la communauté microbienne du sol au moment du semis.

With the urgent need to adopt more sustainable practices that sustain agricultural production while protecting the environment, microbial inoculants are gaining increasing attention for their potential to reduce reliance on agrochemicals. However, despite decades of research, the benefits of soil microbial inoculants for crop yields remain highly variable across different soils, climates, plant genotypes, and inoculant strains. This variability makes outcomes difficult to predict and may ultimately reduce farmers’ confidence. This work explores the potential of recurrent inoculations as a strategy to overcome the biotic resistance of the resident soil microbial community and promote inoculant establishment. It also examines the effects of these inoculations on the resident microbial community. In a first microcosm experiment, we showed that recurrent inoculation could transiently improve the abundance of the inoculant (Pseudomonas fluorescens) with minimal impact on the resident bacterial community. A second experiment in greenhouse evidenced the unexpected potential of recurrent inoculation carried out until sowing to enhance maize growth while exerting a weaker impact on the bacterial resident community compared to recurrent inoculation starting at sowing. The third experiment conducted under field conditions reflected the challenges of translating the growth benefits observed in controlled environments to uncontrolled field conditions. Overall, this work suggests that both the timing and frequency of inoculation should be adjusted in a complementary way. Specifically, recurrent inoculation may transiently enhance the abundance of the inoculant during the critical early stages of plant growth. This may either promote successful host colonization when an adequate dose is applied, or indirectly influence the soil microbial community at sowing.