Functions, transmission and emission of the canopy microbiota

par Tania Fort

Thèse de doctorat en Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés

Sous la direction de Corinne Vacher.

Soutenue le 10-12-2019

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde) , en partenariat avec BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux) (laboratoire) .

Le président du jury était Annabel Porté.

Le jury était composé de Corinne Vacher, Annabel Porté, Stéphane Uroz, Anne-Marie Delort, Patricia Luis.

Les rapporteurs étaient Stéphane Uroz, Anne-Marie Delort, Patricia Luis.

  • Titre traduit

    Fonctions, transmission et émission du microbiote de la canopée.


  • Résumé

    Les arbres interagissent avec des communautés microbiennes diversifiées qui influencent leur fitness et le fonctionnement des écosystèmes terrestres. Contrairement aux micro-organismes associés aux racines et au sol, les micro-organismes qui colonisent la canopée forestière sont encore mal connus. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les fonctions des micro-organismes associés aux parties aériennes des arbres (feuilles, tiges, graines) ainsi que leur dynamique de transmission verticale (de l’arbre à ses descendants) et horizontale (émission de l’arbre vers l’atmosphère), en combinant des analyses d’écologie moléculaire et d’écophysiologie végétale. Le premier chapitre [P1] montre une stratification verticale des communautés fongiques et bactériennes foliaires au sein de la canopée du hêtre (Fagus sylvatica). Cette stratification est plus marquée chez les micro-organismes épiphytes que chez les endophytes, elle s’atténue au cours de la saison végétative chez les bactéries et semble être liée à la morphologie plutôt qu’à la physiologie foliaire. La stratification verticale des fonctions microbiennes est en cours d’analyse. Le deuxième chapitre [P2] met en évidence la présence de champignons dans les tissus internes des glands du chêne sessile (Quercus petraea), y compris l’embryon, suggérant que le microbiote peut être transmis verticalement de l’arbre mère à ses descendants et influencer la régénération forestière. Les glands contiennent en particulier plusieurs espèces de champignons pathogènes, en association avec leurs mycoparasites. Ces communautés fongiques varient significativement en fonction de l’arbre mère et de la population de chêne. Enfin, le troisième chapitre [P3] teste un prototype de mesure des flux d’émissions bactériennes au-dessus des couverts végétaux. Il montre que la moitié des espèces capturées dans l’atmosphère est présente sur la surface des feuilles et suggère que la composition des bioaérosols est fortement influencée par la plante cultivée dominante localement, la vigne (Vitis Vinifera). Des mesures complémentaires, incluant une plus large gamme d’habitats forestiers et non-forestiers, devront être réalisées pour mieux cerner l’origine des émissions, qui sont connues pour influencer le cycle de l’eau. Cette thèse apporte donc des éléments pour modéliser la dynamique et l’évolution du système arbre-microbiote-atmosphère, qu’il conviendra de renforcer et d’intégrer aux connaissances sur le système sol afin de répondre aux défis posés par le changement climatique


  • Résumé

    Trees interact with diverse microbial communities that influence their fitness and the functioning of terrestrial ecosystems. Unlike microorganisms associated with roots and soil, microorganisms that colonize the forest canopy are still poorly understood. The objective of this thesis is to better understand the functions of microorganisms associated with the aerial parts of trees (leaves, stems, seeds) as well as their vertical (from the plant to its offspring) and horizontal (emission from the plant to the atmosphere) transmission dynamics, by combining molecular ecology and plant ecophysiology analyses. The first chapter [P1] shows a vertical stratification of fungal and foliar bacterial communities within the beech canopy (Fagus sylvatica). This stratification is more pronounced for epiphytic microorganisms than for endophytes. It also decreases during the growing season in bacteria and appears to be related to morphology rather than foliar physiology. Vertical stratification of microbial functions is being analyzed. The second chapter [P2] highlights the presence of fungi in the internal tissues of the acorns of sessile oak (Quercus petraea), including the embryo, suggesting that the microbiota can be transmitted vertically from the mother tree to its offsprings and influence forest regeneration. Acorns contain in particular several fungal pathogens, in association with their mycoparasites. These fungal communities vary significantly depending on the mother tree and the oak population. Finally, the third chapter [P3] tests a prototype for measuring bacterial emission fluxes over plant cover. It shows that half of the species captured in the atmosphere are present on the leaf surface and suggests that the composition of bioaerosols is strongly influenced by the locally dominant cultivated plant, the grapevine (Vitis vinifera). Complementary measures, including a wider range of forest and non-forestry habitats, will have to be carried out to better understand the origin of emissions, which are known to influence the water cycle. This thesis therefore provides elements for modelling the dynamics and evolution of the tree-microbiota-atmosphere system, which will need to be strengthened and integrated into knowledge of the soil system in order to respond to the challenges raised by climate change


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