Caractérisation de l'interaction entre le riz (Oryza sativa) et la bactérie phytostimulatrice Azospirillum

par Amel Chamam

Thèse de doctorat en Écologie microbienne

Sous la direction de Claire Prigent-Combaret et de Cédric Bertrand.

Soutenue le 26-09-2011

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation , en partenariat avec Écologie Microbienne Lyon (laboratoire) .

Le président du jury était Bruno Combourieu.

Le jury était composé de René Bally.

Les rapporteurs étaient Nataly Bontemps, Claire Hellio, Nabil Omar.


  • Résumé

    Dans la rhizosphère du riz (Oryza sativa), certaines bactéries qualifiées de PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), dont Azospirillum, sont capables de stimuler la croissance de cette céréale. Les effets bénéfiques de l’interaction PGPR-plante semblent conditionnés par la capacité de PGPR à interagir de façon précoce avec son hôte et d’induire chez ce dernier une réponse physiologique spécifique. Pour autant, peu d’informations sont disponibles quant à la nature et le degré de spécificité de la réponse physiologique de la plante à son interaction avec une PGPR. L’objectif de cette étude a donc été d’analyser, par profilage métabolique, la réponse physiologique du riz à son interaction avec Azospirillum et d’évaluer le degré de spécificité de cette réponse en fonction des partenaires de l’interaction. Dans ce but, nous avons comparé les profils chromatographiques des métabolites secondaires de deux cultivars de riz, Cigalon et Nipponbare, après inoculation ou non par les PGPR Azospirillum lipoferum 4B et Azospirillum sp. B510. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus en présence d’une bactérie pathogène Burkholderia glumae AU6208 et d’une bactérie commensale Escherichia coli B6. En parallèle, la croissance végétale et l’architecture racinaire des cultivars ont été comparées, et la colonisation des systèmes racinaires par les PGPR a été suivie. Nous avons montré que chaque souche d’Azospirillum est capable de coloniser les deux cultivars, et qu’elle augmente préférentiellement la croissance du cultivar dont elle a été isolée. Le métabolisme secondaire du riz est profondément modifié en réponse à chacune des interactions biotiques testées. Dans ce cas des interactions riz-PGPR, la réponse est souche-cultivar dépendante. L’ensemble des résultats suggèrent l’existence d’une spécificité d’interaction entre la souche d’Azospirillum et son cultivar d’origine

  • Titre traduit

    Characterization of the interaction between rice (Oryza sativa) and the phytostimulatory bacteria Azospirillum


  • Résumé

    In rice (Oryza sativa) rhizosphere, some bacteria designed as PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) like Azospirillum, are able to enhance the growth of this crop. The beneficial effects of PGPR-plant interactions seem to be influenced by the ability of PGPR to interact at an early stage with its host and induce a specific physiological response. However, little information is available about the nature and degree of specificity of the physiological response of the plant to its interaction with PGPR. Thus, the aim of this study was to analyse, by using a metabolic profiling approach, the physiological response of rice to its interaction with Azospirillum and to assess the degree of specificity of this response according to interaction partners. To this purpose, chromatographic profiles of secondary metabolites of two rice cultivars, Nipponbare and Cigalon, were compared in non-inoculated plants and in plants inoculated by the PGPR Azospirillum lipoferum 4B and Azospirillum sp. B510. The results were compared with those obtained in the presence of pathogenic bacteria Burkholderia glumae AU6208 and a commensal bacteria Escherichia coli B6. In parallel, plant growth and root architecture of rice cultivars were compared, and root system colonization by PGPR was followed. We showed that each strain of Azospirillum is able to colonize both cultivars, and to preferentially increase the growth of the cultivar from which it was isolated. In addition, rice secondary metabolism is profoundly altered in response to each tested biotic interaction. In the case of rice-PGPR interactions, the response is strain-cultivar dependent. The overall results of this work suggest the existence of interaction specificity between Azospirillum strain and its cultivar of origin

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