Induction précoce de l'effet "PGPR" par Azospirillum lipoferum CRT1 chez le maïs

par Colette Jacoud

Thèse de doctorat en Sciences. Écologie microbienne

Sous la direction de René Bally.

Soutenue en 1997

à Lyon 1 .

Le jury était composé de René Bally.

mots clés

• Rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes
• Azospirillum
• Relations hôte-bactérie
• Relations plante-microorganisme
• Maïs -- Croissance
• Maïs -- Rendements

Résumé

Les bacteries du genre azospirillum sont capables d'ameliorer la croissance des plantes. C'est ce que l'on appelle usuellement l'effet pgpr (plant growth promoting rhizobacteria). Actuellement, on ne sait pas si l'effet pgpr requiert la presence de la bacterie en continu sur les racines, ou, au contraire, s'il est lie a des stades particuliers de la croissance de la plante. C'est pourquoi nous avons entrepris de suivre la dynamique des populations d'une souche d'a. Lipoferum lors des stades precoces de la croissance du mais. Le modele utilise pour cette etude, est la souche a. Lipoferum crt1, commercialisee sous le nom d'azogreen-m (societe lipha, meyzieu) comme biofertilisant du mais. Pour suivre les populations de la souche inoculee dans la rhizosphere du mais en serre et au champ, nous avons mis au point des outils de detection specifiques de cette souche. Dans un premier temps, nous avons tente d'utiliser l'outil serologique. Cependant, le serum polyclonal dirige contre la souche crt1 a donne des reactions positives avec une autre souche d'a. Lipoferum, egalement isolee de la rhizosphere du mais et n'avait donc pas la specificite requise par notre etude. Nous avons alors developpe une sonde moleculaire a partir d'un fragment d'adn de 1,4 kb obtenu par clonage au hasard de l'adn de la souche crt1, qui s'est revelee adaptee a nos objectifs. Grace a cette sonde, nous avons pu faire une observation remarquable sur la dynamique des populations d'a. Lipoferum crt1 au champ. En effet, (en raison, peut-etre, de conditions de secheresse exceptionnelles) nous avons observe que la souche crt1 n'etait plus detectable 28 jours apres le semis. Neanmoins, les effets sur les plants de mais, deja visibles des le 15eme jour, persistaient et devenaient de plus en plus marques puisqu'au 28eme jour, les ecarts de poids frais des racines et de longueur de la racine seminale principale des plants inocules etaient deux fois plus importants qu'au 21eme jour. Cette observation suggere fortement que la presence permanente de la bacterie a une densite elevee n'est pas indispensable a la manifestation de l'effet pgpr. Il se pourrait, au contraire, que l'effet pgpr soit induit par un stimulus bacterien intervenant de facon precoce dans les premiers stades de developpement de la plante. C'est pourquoi nous avons recherche le(s) stade(s) physiologique(s) du developpement de la plante au(x)quel(s) cet effet pgpr etait enclenche par la bacterie. L'optimisation des conditions d'humidite et de temperature nous a permis de synchroniser l'emergence radiculaire : toutes les semences germent dans une periode comprise entre 30 et 48 heures apres le debut de l'imbibition. Dans ces conditions, des semences de mais ont ete incubees pendant 24, 48 et 72 heures avec l'inoculum bacterien. Apres avoir ete soigneusement rincees, jusqu'a ce que les bacteries restantes atteignent des niveaux inferieurs a ceux requis pour l'obtention de l'effet pgpr, elles ont ete mises en pot et placees en serre. L'effet pgpr a ete estime apres 22 jours de croissance. Nous avons alors pu montrer qu'un contact de 48 heures entre une densite optimale d'inoculum et la semence etait necessaire et suffisant pour augmenter de facon significative la surface racinaire des plants de mais alors que 24 heures de contact etaient insuffisantes pour la manifestation de cet effet. L'induction de l'effet pgpr, a long terme, par a. Lipoferum crt1 a donc lieu de facon tres precoce et cette induction definitive necessite l'emergence radiculaire. D'un point de vue agronomique, ces resultats montrent qu'il est important de developper des technologies de formulation visant a favoriser le contact entre la semence et l'inoculum jusqu'a ce que la semence ait emis sa radicule. Ce travail ouvre egalement de larges perspectives dans la comprehension de l'effet pgpr puisqu'il a permis de definir un stade physiologique determinant de la plante, l'emergence radiculaire, qui devra etre pris en compte dans l'ensemble des etudes qui visent a expliquer l'effet pgpr sur des bases physiologiques ou moleculaires.

Titre traduit

Early induction of pgpr effect by azospirillum lipoferum crt1 in maize

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