Pour une agriculture durable à faibles intrants: étude de la fonction d'exsudation racinaire chez le blé dur en tant que processus impliqué dans les interactions plantes-rhizobactéries bénéfiques

par Houssein Zhour

Projet de thèse en Génétique et amélioration des plantes

Sous la direction de Hervé Sentenac et de Ali Chokr.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro en cotutelle avec l'ECOLE DOCTORALE GAIA- MONTPELLIER , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...) , en partenariat avec BPMP - Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Les bactéries rhizosphériques appelées génériquement PGPR favorisent la croissance des plantes ("Plant Growth Promoting Rhizobacteria"). Nous nous intéressons aux PGPR diazotrophes capables d'interagir avec le le blé dur, une espèce d'importance majeure dans le bassin méditerranéen. Nous proposons de conduire un projet de thèse pluridisciplinaire visant à préciser le rôle des exsudats racinaires et des sécrétions bactériennes dans les processus de signalisation chimique et les relations trophiques entre le système racinaire et les bactéries. Le projet comprend (i) l'isolement, la caractérisation moléculaire et biochimique de diazotrophes provenant de différents sols allant du croissant fertile à l'Europe occidentale, (ii) l'analyse quantitative de la capacité d'exsudation racinaire et la caractérisation chimique des exsudats racinaires et bactériens, et (iii) l'effet des souches bactériennes sélectionnées sur l'exsudation racinaire et la croissance des plantes sous contraintes abiotiques (stress salin et/ou hydrique). Un objectif majeur sera de comparer l'exsudation chez une série de sous-espèces ancestrales, des variétés anciennes et des cultivars élites actuels résumant les grandes étapes de la domestication et de l'amélioration récente du blé dur, et d'ouvrir la voie à une analyse de type GWAS des déterminants moléculaires de la capacité d'interaction bénéfique de la plante avec des diazotrophes.

  • Titre traduit

    Farming for the future: Root exudation in durum wheat as a key process to improve beneficial plant-rhizobacteria interactions for low input agriculture


  • Résumé

    Plant breeding effort during the Green Revolution after the 2nd world war was devoted to development of elite cultivars adapted to favorable lands with high input of fertilizers. Nowadays, competition for water usage and environmental costs associated with fertilization strongly prompt the development of alternative agricultural practices and plant breeding strategies towards the production of more water- and nutrient-efficient genotypes. In this perspective, research on root functions is of central importance. About 50% of the carbon fixed by photosynthesis can be translocated to roots and 50% of this flux can correspond to organic compounds released/exudated by the roots into the rhizosphere, towards microorganisms, which in turn improves the pant mineral nutrition via diverse processes (e.g., nutrient ion Page 11 sur 17 solubilization from the soil, or stimulation of root hair elongation). Bacteria that colonize plant roots and promote plant growth are referred to as "Plant Growth Promoting Rhizobacteria" (PGPR). Amongst them diazotroph bacteria can fix atmospheric N2 as free organisms in the soil (e.g. in cereals), or through symbiotic interactions (e.g. in legumes). We propose a multidisciplinary PhD project aiming at analyzing the molecular composition of root exudates and their roles in attracting and feeding such bacteria. This will be investigated in durum wheat, a crop of major importance in the Mediterranean basin. A major objective will be to compare elite cultivars, ancient varieties and wheat ancestral species (T. dicoccum and T dicoccoides). The project comprises (i) Isolation, molecular and biochemical characterization of free N-fixing rhizobia and other symbiotic N-fixing bacteria from roots of ancient durum wheat varieties grown in different soils (Lebanon; relevance: wheat domestication evolved in the Fertile Crescent), (ii) Quantitative analysis of root exudation capacity and chemical characterization of root exudates (France). (iii) Effect of selected bacterial strains on root exudation and plant growth under low nutrient availability (France & Lebanon).