Core microbiote fonctionnel : identification et implication dans la nutrition de la plante

Core functional microbiota: identification and involvement in plant nutrition

• Auteur / Autrice : Liya Zhu
• Direction : Sylvie Mazurier, Barbara Pivato
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie des organismes
• Date : Inscription en doctorat le 03/01/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie (Dijon)

Mots clés

Mots clés libres

Microbiote

Core fonctionnel

Interactions plante-microorganismes

Rhizosphère

Nutrition de la plante

Microbiota

Functional core

Plant-microorganism interactions

Rhizosphere

Plant nutrition

Résumé

Récemment, Lemanceau et al. (2017) ont proposé le concept de core microbiote fonctionnel défini comme une communauté microbienne abritant des gènes fonctionnels bénéfiques pour la croissance et la santé des plantes. Ces gènes fonctionnels (réplicateurs) seraient associés à un génotype de plante donné quel que soit le sol dans lequel la plante est cultivée. Or, des études biogéographiques ont récemment montré que toutes les populations microbiennes ne se retrouvent pas dans tous les sols (Ranjard et al., 2012), de telle sorte que les plantes recruteraient probablement des taxa différents selon le sol, mais toujours les mêmes réplicateurs fonctionnels bien que distribués dans des véhicules différents. Cependant, l'hypothèse d'un core microbiote fonctionnel reste à démontrer en comparant le microbiote fonctionnel d'espèces végétales données cultivées dans de types de sols différents. De même, l'effet bénéfique sur la croissance et la santé des plantes des espèces végétales hébergeant le core microbiote correspondant reste à démontrer, ainsi que la spécificité de ces effets. Cette démonstration ouvrirait la voie à l'identification des caractéristiques des plantes impliquées dans le recrutement du core microbiote fonctionnel correspondant et à leur application dans les programmes de sélection. Les objectifs du projet de thèse sont donc les suivants - Évaluer la présence d'un microbiote central fonctionnel dans une espèce végétale donnée, indépendamment du type de sol dans lequel cette espèce végétale est cultivée ; - Déterminer si le microbiote central fonctionnel diffère selon l'espèce végétale ; - Caractériser les effets bénéfiques du microbiote fonctionnel central correspondant sur la nutrition de la plante hôte. Afin de réaliser ces objectifs, deux démarches expérimentales seront mises en œuvre : (i) une approche de métagénomique shot-gun, afin d'identifier le réplicateurs associés à une espèce végétale, et (ii) une approche de culturomique, afin d'identifier les véhicules abritant ces gènes et de caractériser leur effet sur la plante hôte. Lemanceau P. et al. (2017). Let the core microbiota be functional. Trends Plant Sci. 22 583-595.

Recently, Lemanceau et al. (2017) proposed the concept of functional core microbiota defined as a microbial community harboring functional genes beneficial for plant growth and health. These functional genes (replicators) would be associated with a given plant genotype whatever the soil in which the plant is grown. Yet, biogeography studies have recently shown that not all microbial populations are found in any soils, in such way that plants would likely recruit different taxa according to soil, but still the same functional replicators although distributed in different vehicles. Thus, as proposed by Lemanceau et al. (2017) a plant species could recruit the same functions (replicators) harbored by different microorganisms (vehicles). Still, the hypothesis of a specific core functional microbiota remains to be demonstrated by comparing the functional microbiota of given plant species cultivated in a set of different soil types. Similarly, the beneficial effect on plant growth and health of the plant species harboring the corresponding core microbiota remains to be demonstrated together with the specificity of these effects. This demonstration would open avenues for identifying plant traits involved in the recruitment of the corresponding functional core microbiota and applying them in breeding program. The aims of the PhD project are thus: - To assess the presence of functional core microbiota in a given plant species independently of the soil type in which that plant species is cultivated; - To determine if the functional core microbiota differ according to the plant species; - To characterize the beneficial effects of the corresponding functional core microbiota on the host-plant nutrition. In order to achieve these objectives, two experimental approaches will be implemented: (i) a shot-gun metagenomic approach, in order to identify the replicators associated with a plant species, and (ii) a culturomic approach, in order to identify the vehicles harboring these genes and to characterize their effect on the host plant. Lemanceau P. et al. (2017). Let the core microbiota be functional. Trends Plant Sci. 22 583-595.